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ENERGY GLOBE Austria 2016

Kategorie Sustainable Plastics


Kategoriesieger

CO2USE – Verwertung von CO2 aus Abgasen mittels photosynthetischer Biomasse zur Bereitstellung von Naturstoffen und Energie

Einreicher: Institut für Umweltbiotechnologie, Department IFA-Tulln, Universität für Bodenkultur Wien
Bundesland: Niederösterreich

Der überwiegende Teil des verwendeten Kunststoffs basiert auf Erdöl und ist nicht biologisch abbaubar. Daher gibt es bereits seit Jahren Bestrebungen, biobasierte und biologisch abbaubare Biopolymere wie beispielsweise Polyhydroxybuttersäure (PHB) herzustellen. Zu Beginn des Projekts war der Stand der Technik die PHB-Produktion mit heterotrophen Bakterien aus Zucker oder Stärke. Dafür sind allerdings landwirtschaftliche Flächen erforderlich, wodurch Konkurrenz zur Lebens- und Futtermittelproduktion entsteht. Eine weitere Herausforderung ist es, PHB in ausreichenden Mengen und zu akzeptablen Preisen zu produzieren, um mit den Preisen herkömmlicher Kunststoffe Schritt halten zu können. Außerdem muss die Bevölkerung auf die erheblichen ökologischen Vorteile (keine Konkurrenz zu Lebens- und Futtermittelproduktion, keine Umweltverschmutzungen, keine Schadstoffe in der Nahrungskette, keine Beeinträchtigung der Tier- und Pflanzenwelt, usw.) biologisch abbaubarer biobasierter Kunststoffe aufmerksam gemacht werden. Im Projekt CO2USE wurde in einem Kohlekraftwerk das biologisch abbaubare Biopolymer Polyhydroxybuttersäure mit Cyanobakterien aus CO2 und Licht hergestellt. Um die Effizienz des Prozesses zu steigern, wird nicht nur Biogas aus der restlichen Cyanobakterien-Biomasse produziert, sondern es werden auch die verbleibenden Nährstoffe rezykliert. Einer der Hauptvorteile, der sich aus diesem Prozess ergibt, ist die Einsparung von Agrarflächen durch die Verwertung des Treibhausgases CO2. Weitere Vorteile dieses Prozesses sind die Produktion von Prozessenergie und Dünger sowie die Möglichkeit der Nährstoffrückführung durch thermische und stoffliche Verwertung der Restbiomasse in einer Biogasanlage. Durch die Substitution persistenter Kunststoffe durch biologisch abbaubare Biopolymere können Verschmutzungen von Böden und Gewässern und die daraus resultierenden Auswirkungen auf Mensch und Tier stark verringert werden. Mit diesem Prozess können auf 10 Hektar 25,8 Tonnen PHB pro Jahr produziert und somit persistente Kunststoffe durch einen biologisch abbaubaren, biobasierten Kunststoff ersetzt werden. Die CO2-Emissionen des Kohlekraftwerks können um 340 Tonnen gesenkt werden, da der enthaltene Kohlenstoff im Zuge des Biomasseaufbaus gebunden wird. Die Verwendung von benötigten fruchtbaren Agrarflächen kann im Vergleich zur konventionellen PHB-Produktion um 100% reduziert werden. Durch die Rückführung der Nährstoffe aus der anaeroben Verwertung der Restbiomasse können über ein Jahr gesehen 5700 kg Stickstoff, 1470 kg Kalium und 590 kg Phosphor eingespart werden. Weiters werden innerhalb des Prozesses 395,9 MWhel und 494,9 MWhtherm produziert, wodurch allein zur Stromerzeugung der Steinkohleeinsatz um knapp 100 Tonnen reduziert werden kann.

  • Biologisch abbaubares Biopolymer aus CO2 und Licht
  • Einsparung von Agrarflächen
  • Verringerte Verschmutzung von Böden und Gewässern
  • Persistente Kunstoffe können ersetzt werden
  • Senkung von CO2-Emissionen und Steinkohleeinsatz

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weitere Nominierte:

One World Solar Collector

Einreicher: Sunlumo Technology GmbH
Bundesland: Oberösterreich

Derzeit bestehen thermische Sonnenkollektoren aus Metall und Glas. Sie werden unter Verwendung erheblicher Mengen Kupfer und Aluminium produziert. Diese Materialien sind jedoch sehr teuer und nicht nachhaltig genug vorhanden, um Solarkollektoren als wirkliche Massenprodukte zu vertreiben. Viele Verbraucher, insbesondere in Schwellen- und Entwicklungsländern, können sich diese hochpreisigen Produkte nur mit Fördergeldern leisten und sind so auf konventionelles Heizen und Brauchwassererwärmung mit fossilen Brennstoffen, Strom oder Holz angewiesen, welches auch nicht immer vorhanden ist. Polymerwerkstoffe sind der Schlüssel zur ressourcenschonenden Produktion. Kunststoffe sind einfach zu recyceln und helfen, richtig eingesetzt, die Umweltverschmutzung und Knappheit natürlicher Ressourcen zu verringern. Kunststoffprodukte verbrauchen an sich weniger Rohstoffe, sind haltbar, beständig und erlauben energieeffiziente Produktion. Konsequenterweise besteht der Eine-Welt-Solar-Kollektor daher zu 100% aus Kunststoff. Die Wahl des Werkstoffes und die dadurch resultierenden Produktionskapazitäten kennzeichnen dieses Produkt als den entscheidenden Technologiesprung hin zum Low-Cost Solarkollektor – der Lösung dieser Bedarfsproblematik. Ein Solarkollektor für alle. Das ganzheitliche Produktkonzept, von den Materialien über die Produktionsweise, Logistik und Wertschöpfungskette bis hin zu einem attraktiven Lizenzmodell, stellt einen einzigartigen Ansatz dar. Dieser Kollektor kann nicht nur den Bedarf der Menschen an leistbarer Energie decken, er ermöglicht darüber hinaus auch die Realisierung günstiger, netzunabhängiger Kunststoff-Solarsysteme. Der Eine-Welt-Solar-Kollektor ist durch seinen einzigartigen Aufbau und den effizienten Materialeinsatz im Vergleich zu konventionellen Kollektoren um bis zu 50% günstiger zu produzieren – bei zugleich erheblich geringerem ökologischem Fußabdruck. Zudem ist dieser Solarkollektor Grundstein und Schlüsselkomponente für ein komplettes, kostengünstigeres Solarsystem. Denn auch alle weiteren Komponenten des Solarkreislaufs wie Leitungen, Pumpenstationen und Wärmespeicher können, durch die Verwendung eines Kunststoff-Solarkollektors, nun ebenfalls mit Kunststoffen umgesetzt werden – Low-Cost und Off-Grid Systeme, die sich jeder leisten kann, werden möglich. Der Eine-Welt-Solar-Kollektor bringt statt der üblichen 15 bis 20 Kilogramm nur noch 8,1 Kilogramm pro Quadratmeter auf die Waage. Die einzelnen Komponenten sind sortenrein recycelbar.

  • Solarkollektor für ärmere Menschen
  • Besteht zu 100% aus Kunststoff
  • Bis zu 50% günstiger zu produzieren
  • Geringerer ökologischer Fußabdruck
  • Komponenten sind sortenrein recycelbar

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Rec2TecPart - Ein KMU-tauglicher Prozess für Funktionsbauteile aus polymeren Sekundärrohstoffen

Einreicher: Lehrstuhl für Kunststoffverarbeitung (Montanuniversität Leoben)
Bundesland: Steiermark

2011 wurden weltweit ca. 280 Mio. t (Europa: 50 Mio. t, Österreich: 1 Mio. t) Kunststoff-Neuware verbraucht. Die Endlichkeit fossiler Rohstoffe und steigende Rohstoffpreise tun dieser Entwicklung keinen Abbruch. Im Gegenteil, es steigt die Verwendung von Kunststoffprodukten in überproportionaler Weise. Die EU und die meisten europäischen Staaten fokussieren sich nun auf verstärkte Ressourceneffizienz, das heißt mit weniger Input größere Werte zu schaffen und Rohstoffe auf nachhaltige Weise zu nutzen. Ein Ziel der Ressourceneffizienz ist es dabei, aus Abfällen Ressourcen zu gewinnen. Hochwertiges Recycling von Abfällen durch die Entwicklung funktionierender Märkte für Sekundärrohstoffe soll so eine wirtschaftlich attraktive Option für Akteure des öffentlichen und des privaten Sektors werden. Vielfach wird aber in der Kunststoffwiederverwertung „Downcycling“ betrieben. Der Einsatz beschränkt sich meist auf untergeordnete, oft unsichtbare Anwendungen und Billigprodukte. Oftmals wird der Kunststoffabfall auch direkt einer thermischen Verwertung zugeführt. Letzteres stellt eine Vernichtung von hochwertigen Rohstoffen dar und läuft somit der erwünschten Ressourceneffizienz und dem Klimaschutz zuwider. Aus technischer Sicht ist ein „Upcycling“ zu hochwertigen Rezyklatcompounds für komplexe Funktionsbauteile nach dem heutigen Stand der Technik möglich, das entscheidende Hindernis ist dabei aber der Mangel an gleichmäßiger Qualität. Ökonomisch bedeutet dies, dass die erzielbaren Preise für wiederverwendete Kunststoffe signifikant unter denen von Neuware liegen, weswegen ein Großteil der Kunststoffabfälle bisher thermisch verwertet wird. Das Projekt Rec2TecPart will durch eine Kooperation von Firmen und Forschungseinrichtungen im technischen Kunststoffbereich Downcycling verhindern und mit seinem innovativen Rec2TecPart-Prozess Neuware durch Qualitätscompounds ersetzen. Das bedeutet hohe Ressourceneffizienz und wesentlich geringere CO2-Emissionen. 2 Case-Studies haben dabei bewiesen, dass qualitativ hochwertige Funktionsbauteile aus RecHQ bis zu 30% CO2 und 25% der Kosten einsparen im Vergleich zum Einsatz von Neuware. Zur Zeit laufende Optimierungsschritte werden diesen Schnitt weiter heben.

  • Downcycling wird verhindert
  • Neuware wird durch Qualitätscompounds ersetzt
  • Hohe Ressourceneffizienz
  • 30% geringere CO2-Emissionen
  • 25% der Kosten werden eingespart

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