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07-08 | 2018

Umweltmarkt Projekte

Umweltmarkt Projekte Verbundforschungsprojekt Konzentration von Mikroplastik im Industrieabwasser Industrielle Abwässer gehören zu den Eintragspfaden für Mikroplastik in die Umwelt. Wie viele dieser Kleinstteilchen tatsächlich in den Abwässern unterschiedlicher Industriebranchen enthalten sind, erforscht seit Januar 2018 das Verbundprojekt EmiStop. Partner aus Industrie und Wissenschaft (inter 3 GmbH, BS- Partikel GmbH, TU Darmstadt und HS RheinMain) erfassen unter Federführung der EnviroChemie GmbH Kunststoffemissionen in industriellen Abwasserströmen mit innovativen Nachweisverfahren. So werden erstmals belastbare Aussagen zu den Plastiksorten, deren Konzentrationen sowie der Anzahl an Einzelpartikeln vorliegen. Bis Ende 2020 wollen die Projektpartner zudem nachhaltige Technologien und Lösungsansätze entwickeln, um industrielle Mikroplastik-Einträge in die Umwelt zu verhindern. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert das Projekt mit 1,9 Millionen Euro. Für die Technologieentwicklung werden bekannte Verfahren zur Abwasserreinigung analysiert und bewertet. Ein Tracertest wird eigens für diesen Zweck angepasst. Er ermöglicht es, Versuche mit verschiedenen Industrieabwässern – zum Beispiel von kunststoffproduzierenden und -verarbeitenden Industrieunternehmen, Industrieparks oder Großwäschereien – durchzuführen. So können die Forschenden nachweisen, wie effektiv unterschiedliche Reinigungsverfahren in Industriekläranlagen Mikroplastik entfernen können und welche Bedeutung industrielle Mikroplastik-Einträge tatsächlich haben. Neben der verfahrenstechnischen Bild: Enviro Optimierung steht die gezielte Entwicklung von spezifischen Flockungsmitteln, die den Rückhalt von Mikroplastik verbessern sollen, im Fokus. Die optimierten beziehungsweise neu entwickelten Technologien und Flockungsmittel sollen auch auf bestehenden Kläranlagen einsetzbar sein. Die Projektpartner beziehen in ihre Arbeiten zudem sozioökonomische Aspekte mit ein. In Zusammenarbeit mit den Industrieunternehmen prüfen sie Maßnahmen zur Vermeidung des Mikroplastikeintrags in Industrieabwasser oder zur innerbetrieblichen Rückgewinnung von Plastik und bewerten diese unter Einbeziehung von Stakeholdern aus Wissenschaft, Verbänden und anderen Interessensgruppen. Ziel ist es herauszufinden, ob und wie diese Maßnahmen umgesetzt werden können. Eine begleitende Expertenbefragung zur künftigen Entwicklung von technischen und regulativen Rahmenbedingungen soll zusätzlich für mehr Übersicht in der aktuellen Diskussion um Mikroplastik sorgen. www.envirochemie.com KIT Hormone sicher aus dem Abwasser entfernen Hormone und andere Mikroschadstoffe gefährden die Gesundheit, wenn ihre Rückstände über das Trinkwasser in den Körper gelangen. Breit einsetzbare Lösungen zu ihrer Beseitigung gibt es bislang aber nicht. Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) hat ein Verfahren entwickelt, mit dem Hormone schnell und energieeffizient aus dem Abwasser eliminiert werden können. Die Forschungsergebnisse sind im Journal of Hazardous Materials publiziert. Professorin Andrea Schäfer von der Membrantechnologie am Institut für funktionelle Grenzflächen und ihr Team führen Studien zur Beseitigung der Hormone Estrone, Estradiol, Progesteron und Testosteron durch. Ihr Anteil in einem Liter Wasser, in das behandelte Abwässer eingeleitet werden, beträgt rund 100 Nanogramm. Die geringe Konzentration und Größe der Hormon-Moleküle erschweren nicht nur ihren Nachweis mittels analytischer Verfahren, sondern vor allem auch ihre Beseitigung. Ein neues, in der Membrantechnologie entwickeltes Verfahren verbindet die Vorteile der Adsorption von Mikroschadstoffen durch eine von einem Industriepartner gefertigte Aktivkohle mit denen der Ultrafiltration von Schadstoffpartikeln durch eine semipermeable Membran. In einem integrierten System wird das Abwasser zunächst durch eine Polymermembran gedrückt, die Mikroorganismen und größere Verunreinigungen herausfiltert. Dahinter liegt eine Schicht aus spezieller Aktivkohle, die ursprünglich für Luftfilter entwickelt wurde. Ihre Oberfläche hat nicht nur eine besondere Affinität gegenüber Hormonen, das heißt die Kohlenstoff- und Hormonmoleküle gehen leicht Verbindungen ein. Sie bietet auch die Kapazitäten, um große Wassermengen durchfließen zu lassen und viele Moleküle zu binden. Dies alles geschieht mit sehr viel weniger Energie als bei Alternativverfahren wie der Umkehrosmose. Die spezielle Konfiguration aus aktiviertem Kohlenstoff und einer Polymermembran ist wasserabweisend, erlaubt dank der großen spezifischen Oberfläche der einge- setzten Kohlenstoffpartikel einen hohen Wasserdurchfluss und arbeitet schnell und energiesparsam. Die Adsorptionsschicht ist mit rund zwei Millimetern besonders dünn, sorgt aber für eine Beseitigung von Hormonmolekülen in einer realistischen Größenordnung. In Laborversuchen hat sich gezeigt, dass mit diesem Verfahren bei einem Inhalt von neun Litern Wasser und einer sehr kleinen Membranfläche von 38 Quadratzentimetern 60 Prozent der hormonellen Schadstoffe eliminiert werden können. Abhängig von der Dicke der Adsorptionsschicht kann dieser Wert auf bis zu 90 Prozent steigen. Die Kompositmembran ist flexibel und in unterschiedlichen Modulen einsetzbar. Damit eignet sie sich für industrielle Großanlagen ebenso wie für Anwendungen in kleinerem Maßstab bis hin zum häuslichen Wasserhahn. Dass das eingesetzte Material bereits zugelassen ist, erleichtert die Überführung des neuen Verfahrens in die Praxis. Ein erstes Industrieprojekt ist bereits in Planung. http://mt.ifg.kit.edu 34 UmweltMagazin Juli - August 2018

Projekte Umweltmarkt Covestro Nutzung alternativer Rohstoffe bei der Produktion Rund vier bis sechs Prozent des weltweit geförderten Erdöls werden für die Herstellung von Kunststoffen verwendet. Da die Ölreserven begrenzt sind, stehen alternative Kohlenstoffquellen hoch im Kurs. Seit Jahren nutzt Covestro verstärkt alternative Rohstoffe zur Herstellung seiner Produkte, auch um seine eigene Abhängigkeit von fossilen Ressourcen zu verringern. Damit kommt der Werkstoffhersteller dem steigenden Interesse an Produkten auf dieser Basis entgegen und präsentiert sich als ein Vorreiter in Sachen Nachhaltigkeit. Bereits seit 2016 nutzt das Unternehmen Kohlendioxid als Baustein für hochwertige Kunststoffe und spart damit einen Teil des bisher genutzten Erdöls ein. Am Standort Dormagen betreibt Covestro eine Produktionsanlage für Polyol, ein Vorprodukt für Polyurethan (PU)-Weichschaum, der in Polstermöbeln und Matratzen eingesetzt wird. Mit Hilfe der neuen Technologie können im Polyol bis zu 20 Prozent CO 2 chemisch gebunden werden, wodurch eine entsprechend große Menge an Erdöl eingespart wird. Die Produkte werden unter dem Namen cardyon angeboten. Covestro arbeitet auch eng mit anderen Unternehmen und Universitäten zusammen, um weitere Nutzungsmöglichkeiten für die CO 2 -Plattform-Technologie zu erschließen; viele der Projekte werden öffentlich gefördert. Ein Schwerpunkt ist CO 2 -basierter PU-Hartschaum für die Wärmedämmung von Gebäuden; auch Anwendungen im Automobil und im Sport rücken in den Blickpunkt. Das Verfahren ist zudem im Hinblick auf den ökologischen Fußabdruck vorteilhafter als die herkömmliche Technik und trägt zur Erfüllung mehrerer UN-Nachhaltigkeitsziele (SDG) bei. Es ist damit ein Beispiel für das Ziel von Covestro, bis zum Jahr 2025 mindestens 80 Prozent seiner Forschungsausgaben in die Erreichung der SDG zu investieren. Die Technologie hat eine hohe Kohlenstoff-Produktivität, wenn man das Verhältnis von eingesetzter CO 2 -Menge zum erzielten Nutzen in Form hochwertiger Kunststoffe betrachtet. Darüber hinaus hat Covestro zusammen mit Partnern eine Methode entwickelt, um das chemische Schlüsselprodukt Anilin aus pflanzlichen Rohstoffen zu gewinnen. Der gesamte Kohlenstoffgehalt stammt dabei aus Biomasse – eine Verknappung von pflanzlichen Nahrungsmitteln tritt aufgrund der geringen Menge nicht auf. Würden alle weltweit erzeugten Kunststoffe aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt, hätte das dafür benötigte Ackerland nach externen Studien nur einen Anteil von lediglich 0,9 Prozent an der weltweit landwirtschaftlich genutzten Fläche. Im Labor wurde die neue zweistufige Covestro hat gemeinsam mit Partnern eine Technologie entwickelt, um das chemische Schlüsselprodukt Anilin aus pflanzlichen Rohstoffen zu gewinnen. Herstellung von Bio-Anilin bereits erfolgreich getestet. Zurzeit laufen weitere Entwicklungen, um es auch in einem größeren technischen Maßstab zu nutzen. Anilin ist ein wichtiger Ausgangsstoff in der chemischen Industrie. Es wird unter anderem als Komponente für die Herstellung von MDI eingesetzt, einem wichtigen Vorprodukt für PU-Hartschaum zur Wärmedämmung. Covestro hat auch neue biobasierte Härter für PU-Lacke und -Klebstoffe sowie für Polyurethan-Dispersionen entwickelt. So stammen 70 Prozent des Kohlenstoffgehalts des Härters Desmodur eco N 7300 aus pflanzlichen Rohstoffen. www.covestro.com Bild: Covestro EFA NRW Mehr Effizienz beim Werkzeugbau Die Walter Mester GmbH & Co KG hat ihre Kostenrechnung restrukturiert und über Werkzeuganpassungen die Materialeffizienz im Unternehmen verbessert. Unterstützung bei der Planung und Umsetzung erhielt sie dabei von der Effizienz-Agentur NRW, dem Kompetenzzentrum für Ressourceneffizienz in Nordrhein-Westfalen. Walter Mester ist auf die Herstellung von Gesenkschmiederohlingen spezialisiert. Dabei wird Stahl auf 1 250 °C induktiv erhitzt und durch den Einsatz von hydraulischen Gesenkschmiedehämmern und selbst produzierten Werkzeugen nach Kundenwünschen verformt. Das Produktionsvolumen liegt bei acht bis zehn Millionen Gesenkschmiederohlingen pro Jahr, die überwiegend in der Fluid- beziehungsweise Hydraulik-Branche sowie im Fahrzeug- und Maschinenbau zum Einsatz kommen. Um den Ressourceneinsatz in der Produktion nachhaltig zu verbessern, wurde im Rahmen einer Ressourceneffizienzberatung die Ressourcenkostenrechnung RKR der Effizienz-Agentur NRW genutzt. Mithilfe dieser können Unternehmen eine neue Bewertung der Kostensituation auf Basis technischer und prozessualer Rahmenbedingungen durchführen und eine verursachergerechte Kostenrechnung etablieren. Die RKR ermöglichte bei Mester eine konkretere Bewertung der Herstellungskosten und somit eine verbesserte Preisgestaltung. Zudem gestattete die Betrachtung individueller Prozessschritte die Identifizierung von Einsparpotenzialen im Materialeffizienzbereich. Als wesentlicher Vorteil zeigte sich dabei der hauseigene Werkzeugbau, über den die Werkzeuge auftragsbezogen angepasst werden können. Durch den neuen Prozess des Werkezugmanagements und die Anpassung der dem Schmieden nachgelagerten Prozesse konnte das Unternehmen seinen Stahlverbrauch um 70 t im Jahr senken. Die Kosten reduzieren sich dadurch jährlich um etwa 50 000 €. Und auch die Umwelt profitiert: Insgesamt werden in diesem Zeitraum CO 2 -Äquivalente in Höhe von rund 125 t vermieden. Die Ressourceneffizienzberatung wurde anteilig im Rahmen des Beratungsprogramms „Ressourceneffizienz“ des NRW- Umweltministeriums gefördert. Beratungspartner im Projekt war die Kompegio GmbH aus Warstein. www.ressourceneffizienz.de UmweltMagazin Juli - August 2018 35

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