7,8 Millionen Euro für nachhaltige Forschungsprojekte: Kreislaufwirtschaft gegen Ressourcenknappheit
Jonas Willingstorfer für VolkswagenStiftung
Abfallvermeidung und Recycling sind wichtige Schritte auf dem Weg zu neuen, effizienteren und umweltschonenderen Produktionstechnologien. Um die bestehende Technologielücke zu schließen, fördert die Stiftung sechs neue Forschungsprojekte. Sie beschäftigen sich bpsw. mit der Verwertung von Abfällen aus der Geflügelproduktion und mit umweltfreundlichen Pflanzenschutzmitteln aus Reststoffen der Papierproduktion.
Durch die Ausbeutung seiner Primärrohstoffe stößt das "System Erde" an seine Belastungsgrenzen. Und der Ausstoß von Treibhausgasen, der Verlust der biologischen Vielfalt und der Wasserverbrauch steigen weiter an. Einen Ausweg aus dieser Defizitspirale kann die Kreislaufwirtschaft oder "Zirkularität" weisen. Ihr Prinzip beruht darauf, Produkte nach ihrem Gebrauch als Rohstoffe für Neues zu nutzen. So kann die Industrie erdölbasierte Materialien durch biobasierte, kreislauffähige ersetzen und andere Wertstoffe zurückgewinnen, aufbereiten und weiterverarbeiten. Die Wiederverwendung von Abfällen als Rohstoffquelle schafft eine nachhaltige Ressourcenbilanz nach dem Motto "Reduce, Reuse, Recycle, Recover".
Mit ihrer Förderinitiative "Zirkularität mit recycelten und biogenen Rohstoffen" spricht die Stiftung Forschende aus den Natur- und Technikwissenschaften, auch in Kooperation mit den Sozialwissenschaften, an. Gefördert werden praxisrelevante Forschungsansätze, die geschlossene Rohstoff-Produkt-Kreisläufe anstreben. Zum Stichtag am 01. März 2024 sind 83 Förderanträge bei der Stiftung eingegangen. Nach einer ersten Begutachtungsrunde wurde über 29 Anträge entschieden (die übrigen 54 werden in einem zweiten Schritt begutachtet). Sechs Projekte wurden bewilligt, von denen wir drei hier exemplarisch vorstellen:
ReProFilm: Repurposing Protein-Rich Waste Streams for Developing Sustainable Functionalized Protein-Based Films for Agricultural Applications (Prof. Dr.-Ing. Kerstin Kuchta, Technische Universität Hamburg-Harburg, 808.600 Euro; Prof. Dr. Nadav Amdursky, University of Sheffield (Großbritannien), 593.000 Euro)
Abfälle aus der Geflügelproduktion, aber auch Gärreste aus Biogasanlagen oder Raps-Rückstände sind in großen Mengen vorhanden und reich an Proteinen, werden jedoch kaum weiterverwertet. Die Forschenden möchten aus diesen Abfällen zwei Produkte erzeugen: Zum einen eine Sprühbeschichtung, um Obst und Gemüse länger haltbar zu machen. Zum anderen eine funktionalisierte Mulchfolie, die in der Landwirtschaft zum Einsatz kommen soll. Mulchfolien sorgen dafür, dass sich der Boden schneller erwärmt, feucht bleibt und Setzlinge schneller wachsen. Gleichzeitig hemmen sie das Wachstum von Unkraut. Konventionelle Plastikfolien müssen nach dem Gebrauch entsorgt werden, was Kosten verursacht und die Umwelt belastet. Biobasierte Mulchfolien hingegen können mit Dünger bestückt werden und zerfallen mit der Zeit von selbst.
BioLoop: Micro-biologically enhanced material cycle for closing PE and PE-PET multilayer plastic foil Loops (Prof. Dr. David Laner, Prof. Dr.-Ing. Hans-Peter Heim, Universität Kassel, 814.700 Euro; Prof. Dr. Wolfgang Streit, Universität Hamburg, 390.500 Euro)
Verpackungsfolien, eines der Hauptanwendungsgebiete für Kunststoffe, werden derzeit nur in geringen Mengen und für minderwertige Anwendungen recycelt. In ihrem Projekt wollen die Forschenden ein umweltoptimales Recyclingschema für Kunststofffolien entwickeln, indem sie Polyethylen(PE)-Polymere aus den Folien mithilfe von Enzymen in kleinere Teile zerlegen und im Anschluss in hochwertige Produkte umwandeln. PE ist deutlich schwerer abbaubar als PET (Polyethylenterephthalat, bekannt von Getränkeflaschen) – es existiert bis heute keine einfache Lösung für PE-Recycling. Durch die mikrobielle Zersetzung von PE-Folienabfällen ließen sich im Erfolgsfall die Recyclingquoten für Kunststofffolien deutlich erhöhen und somit Treibhausgasemissionen senken sowie die Plastikverschmutzung in der Umwelt reduzieren.
LignoCide: Functional Lignin-based Spray Coat to prevent Plant Diseases (Dr. Sanjam Chandna, Prof. Dr. Stephan Block, Prof. Dr. Rainer Haag, Freie Universität Berlin; rd. 1,4 Mio. Euro)
Während der Papier- und Biokraftstoffproduktion fallen größere Mengen des Biopolymers Lignin an – und werden zumeist als Abfallstoff entsorgt. Die Forschenden wollen die Lignin-Abfälle nutzen und mittels einer Funktionalisierung mit Schwefelverbindungen und Zuckermolekülen daraus Pflanzenschutzmittel entwickeln, die im Gegensatz zu herkömmlichen chemischen Pestiziden keine schädliche Auswirkungen auf die Umwelt und die menschliche Gesundheit haben. Sie streben an, eine Sprühbeschichtungslösung für Pflanzen auf Basis des umweltfreundlichen Biopestizids aus Lignin zu entwickeln, die Feldfrüchte vor schädlichen Bakterien, Viren und Pilzen schützt.
Folgende drei weiteren Projekte wurden ebenfalls bewilligt:
Sustainable Solutions for PFAS Removal: Exploring Biogenic and Circular Approaches in Lignin-based Adsorber Materials (Prof. Dr. Rainer Haag, Freie Universität Berlin, 668.800 Euro; Dr. Franziska Emmerling, Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Berlin, 347.000 Euro; Prof. Dr. Alexander Böker, Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP), Potsdam, 374.000 Euro)
A new bio-based circular production route for molecularly tailored polyethylene pom-pom contributing to closed and defossilized material cycles in polyolefin industry (Prof. Dr. Michael Fischlschweiger, Prof. Dr. Sabine Beuermann, Prof. Dr. Valerian Hirschberg, Technische Universität Clausthal; rd. 1,2 Mio. Euro)
D3MAT – A design approach to advance circularity at a multidimensional product level (Prof. Dr.-Ing. Frank Döpper, Prof. Dr. Franz Konstantin Fuß, Universität Bayreuth, 842.900 Euro; Dr. Clara Usma-Mansfield, Deakin University (Australien), 376.100 Euro)
