Kreislaufwirtschaft

Die Kreislaufwirtschaft ist ein ressourceneffizientes Modell, das sich auf die Maximierung der Ressourcennutzung und die Minimierung von Abfällen durch die Förderung von Produkten, Materialien und Ressourcen konzentriert, die in einem geschlossenen Kreislauf wiederverwendet, repariert oder recycelt werden können. Im Gegensatz zum linearen Wirtschaftsmodell, das auf "Verbrauchen und Entsorgen" basiert, strebt die Kreislaufwirtschaft die Schaffung eines zirkulären Systems an, in dem Ressourcen kontinuierlich genutzt und der Lebenszyklus von Produkten verlängert wird.

Innerhalb dieses Systems widmen sich die Institute der Fraunhofer-Energieforschung einer breiten Palette an Forschungsansätzen: Diese umfassen von der energetischen Nutzung von Reststoffen über die Wiederverwendung von Wasser bis zur systematischen Analyse im Life Cycle Assessment eine Vielzahl von innovativen Technologien und Konzepten.

Kompetenzen der Fraunhofer-Allianz Energie im Bereich Kreislaufwirtschaft

Reststoffe – Stoffliche und energetische Nutzung

Die stoffliche und energetische Nutzung von Reststoffen bildet ein zentrales Element in der Kreislaufwirtschaft, das auf die Optimierung der Ressourcennutzung und Abfallverwertung abzielt. Reststoffe, die in Industrie- und Produktionsprozessen entstehen, können einerseits stofflich weiterverwendet werden, indem sie als Ausgangsmaterialien für neue Produkte dienen. Andererseits bieten sie auch Potenzial für die energetische Nutzung, indem sie beispielsweise zur Erzeugung von Biomasseenergie oder zur Gewinnung von Biogas genutzt werden. Expertinnen und Experten der Fraunhofer-Energieforschung beschäftigen sich insbesondere mit innovativen Verfahren zur Rückgewinnung von Wertstoffen aus Abfällen, mit dem Recycling von Nährstoffen und der Umwandlung von Reststoffen in CO2-neutrale Energieträger.

Projekte aus dem Kompetenzbereich

 

Phosphorreiche Klärschlammaschen

Ziel ist es, Aussagen über die Phosphorgehalte in den Aschefraktionen zu treffen und Maßnahmen für eine Anlagenkonfiguration zur Phosphorausbeute abzuleiten.

 

ReNaRe

Ziel ist es, die Demontage von zukünftigen Elektrolyseuren zu automatisieren. Hierfür werden die Anforderungen an einen digitalen Zwilling sowie an die Soft- und Hardware identifiziert. Basierend darauf wird eine roboterbasierte Demontage entworfen.

 

Bioraffinerie / Re-use: Wasser, Nährstoffe, Wertstoffe

Die Bioraffinerie ist ein innovatives Konzept, welches die Nutzung von biologischen Rohstoffen zur Gewinnung verschiedener Produkte und Wertelemente umfasst, darunter Wasser, Nährstoffe und Wertstoffe. Dieser Ansatz ist von entscheidender Bedeutung für die Kreislaufwirtschaft, da er auf eine nachhaltige und vielseitige Nutzung von Biomasse abzielt. Der Forschungsschwerpunkt der Fraunhofer-Energieforschung liegt dabei insbesondere auf Rückgewinnung von Wertstoffen aus Meerwasser, Abwasser und Düngemitteln.

Projekte aus dem Kompetenzbereich

 

KoalAplan

Ziel des Projekts ist, dass die Nutzung des partikulären organischen Kohlenstoffs des kommunalen Abwassers nicht wie bisher nur in der Produktion des klimarelevanten Gases Methan besteht, sondern nachhaltigere Produkte entstehen. 

 

SEArcularMINE

»SEArcularMINE« wird einen innovativen, integrativen Prozess demonstrieren, der Energie zurückgewinnt und CRM wie Magnesium, Lithium, Rubidium oder andere Spurenelemente aus Abfallkonzentraten der mediterranen Salzgewinnung extrahiert. 

 

Phy2Climate

Im Projekt »Phy2Climate« wird ein globaler Ansatz für die Rückgewinnung landwirtschaftlicher Flächen durch eine Kombination von Phytosanierung, Biokraftstoffproduktion und klimafreundlichem Kupferhüttenbetrieb erprobt.

Carbon Capture / Carbon Storage / Carbon Usage

Carbon Capture, Carbon Storage und Carbon Usage sind zentrale Säulen im Kampf gegen den Klimawandel, da sie darauf abzielen, den CO2-Ausstoß zu reduzieren und bereits freigesetztes Kohlendioxid einzufangen, zu speichern oder zu nutzen. Unsere Expertinnen und Experten untersuchen dabei beispielsweise die Umwandlung von CO2 in chemische Rohstoffe, die Herstellung von synthetischen Kraftstoffen aus CO2 und Wasserstoff sowie weitere innovative Verfahren. Diese Forschung stellt einen entscheidenden Beitrag zur Minimierung des CO2-Ausstoßes und zur Gestaltung einer kohlenstoffarmen Zukunft dar.

Projekte aus dem Kompetenzbereich

 

CoalCO₂-X™

Damit Kohle auf eine möglichst umweltverträgliche Weise genutzt werden kann, sollen die Komponenten mit dem Programm »CoalCO2-XTM« für eine Herstellung von Produkten wie Diesel und Düngern nutzbar gemacht werden. 

 

EcoFuel

Ziel ist die Entwicklung der nächsten Generation erneuerbarer Kraftstoffe, die mittels erneuerbarer Energien aus CO2 hergestellt werden. Dazu soll eine durchgängige Prozesskette demonstrieren werden, die die Energieeffizienz deutlich verbessert.

 

eBioCO2n

In dem im Max-Planck-Kooperationsprogramm geförderten Fraunhofer-Projekt »eBioCO2n« wird ein neuartiger modularer elektrobiokatalytischer Prozess entwickelt. Dieser erlaubt es, CO2 zur Herstellung wertvoller Feinchemikalien zu nutzen.

 

CO2-Syn

Ziel ist die Nutzung CO2-haltiger Abgase aus der Zementindustrie. Konkret soll eine Prozesskette entstehen, um die Synthese von Olefinen und höheren Alkoholen aus Kohlendioxid-Prozessgasen zu ermöglichen. 

 

NuKoS

Im Forschungsprojekt »NuKoS« sollen Schlacken aus der Stahlherstellung mithilfe von CO2 für die Weiterverwertung aufbereitet werden. Aus Schlacken sollen höherwertige Produkte für die Bau-, Kunststoff-, Zement- und Papierindustrie hergestellt werden.

 

ElkaSyn

Ziel des Projektes ist die direkte Erzeugung von Alkoholen aus CO2 – und zwar mittels elektrochemischer Reduktion. Diese Elektrolyse soll unter technisch-wirtschaftlichen Bedingungen betrieben werden.

Treibhausgasreduktion / CO2-Einsparung

Die Reduktion von Treibhausgasen und die Einsparung von CO2-Emissionen sind zentrale Schritte im Kampf gegen den Klimawandel. Die Anstrengungen in diesen Bereichen zielen darauf ab, den Ausstoß von klimaschädlichen Gasen zu verringern, sei es durch verbesserte Energieeffizienz, verstärkte Nutzung erneuerbarer Energien, Förderung nachhaltiger Mobilität oder die Implementierung innovativer Technologien. Maßnahmen zur Treibhausgasreduktion und CO2-Einsparung sind essenziell, um die Klimaerwärmung zu verlangsamen und eine nachhaltige Zukunft für kommende Generationen zu gewährleisten. Die Institute der Fraunhofer-Energieforschung untersuchen neben technologischen Lösungen, wie zum Beispiel erneuerbaren Energien, nachhaltigen Baustoffen und Net-Zero-Technologien auch Auswirkung gesellschaftlicher Trends auf CO2-Emissionen..

Projekte aus dem Kompetenzbereich

 

SCI4climate.NRW

Ziel des Projekts »SCI4climate.NRW« ist es, anhand von Innovationsroadmaps Wege hin zu einer klimaneutralen und zukunftsfähigen Grundstoffindustrie im Jahr 2050 aufzuzeigen – unter Erhalt von Wirtschaftlichkeit und Wettbewerbsfähigkeit.

 

Netto-Nullenergiegebäude

2018 wurde mit dem »Rathaus im Stühlinger« der Stadt Freiburg das weltweit erste öffentliche Gebäude mit Nullenergie-Vorgabe fertiggestellt. 

 

Klimaneutrales Energiesystem

Die Studie untersucht Entwicklungspfade des deutschen Energiesystems, die zu einer Reduktion der CO₂-Emissionen zwischen 95 und 100 Prozent bis 2050 führen. 

 

SET-Laub

Im Projekt »SET-Laub« wird der Einsatz von Laub zur Wärmebereitstellung energetisch, ökonomisch und ökologisch analysiert. Die vorhandenen Laubpotenziale und die Bereitstellungsketten werden dabei geprüft, um eine hohe Übertragbarkeit zu gewährleisten.

Life Cycle Assessment LCA

Life Cycle Assessment (LCA) ist eine Methode, die den ökologischen Fußabdruck eines Produkts, Prozesses oder einer Dienstleistung über den gesamten Lebenszyklus hinweg bewertet. Dies umfasst die Rohstoffgewinnung, Produktion, Nutzung, und Entsorgung. In der Fraunhofer-Energieforschung spielt LCA eine zentrale Rolle bei der Bewertung von Energieerzeugungssystemen, Materialien und Technologien. Durch die Anwendung von LCA werden Umweltauswirkungen analysiert und Optimierungsmöglichkeiten identifiziert, um nachhaltigere Lösungen zu entwickeln. Unsere Expertinnen und Experten bieten dabei passgenaue Unterstützung bei der Bilanzierung durch Prozesssimulationen und experimentelle Untersuchungen an. Das Angebot richtete sich insbesondere an Kundinnen und Kunden in den Branchen Chemie, Kunststoffe, Green IT und Kreislaufwirtschaft.

Projekte aus dem Kompetenzbereich

 

DreiSATS

Im Verbundprojekt »DreiSATS« wird derzeit für die Region »Mitteldeutsches Dreiländereck« eine Prozesskette für ein dezentrales Phosphorrecycling aus Klärschlämmen entwickelt und demonstriert. 

 

ThermoBiK

Die Entwicklung neuer biobasierter Klebrohstoffe und Klebstoffe auf Basis von Polyurethandispersionen (PUD) stand im Zentrum des Projektes »Thermoaktivierbare Bio-Klebstoffe« – kurz: ThermoBiK.

 

InteRessE

Das Projekt »InteRessE« erarbeitet eine interdisziplinäre Bewertung des Ressourcenbedarfs für die Energiewende. Unter Berücksichtigung verschiedener Kriteria will das Projekt die Charakteristika für ein optimales Energiesystem bewerten.