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ENERGY GLOBE Austria 2018

Kategorie Sustainable Plastics


Kategoriesieger

Upcycling von Polypropylenabfällen

Einreicher: Institut für Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnologie – Lehrstuhl Nichtmetallische Werkstoffe, Technische Universität Wien
Bundesland: Wien

Verpackungen sind aus unserem Leben nicht mehr wegzudenken. 17% aller Verpackungsmaterialien bestehen dabei aus Kunststoffen, die wiederum 50% aller Konsumgüter verpacken. Besonders die sogenannten Thermoplaste finden bei über der Hälfte der Verpackungsmaterialien ihre Anwendung. Trotz geringer Dichte zeigen Kunststoffe gute mechanische Eigenschaften, bieten große Designfreiheit und sind dabei einfach und günstig zu produzieren. Durch Know-How, Kreativität und Technologie kann diese Werkstoffgruppe mittlerweile eine unglaubliche Erfolgsgeschichte aufweisen – eine Erfolgsgeschichte, die jedoch fast ausschließlich auf den Haushaltsmüllbergen Österreichs endet. Polypropylen, ein gängiges Verpackungsmaterial, wird meist für den Einmalgebrauch produziert und aufgrund seines einfachen molekularen Aufbaus dann der thermischen Verwertung zugeführt. Demnach werden nicht nur wertvolle Ressourcen verschwendet, sondern auch ein enormes Potential an wiederverwertbarem Rohstoff nicht einmal annähernd genutzt. Während im Falle von Metall, Glas und mit Abstrichen auch im Falle von Papier von „echtem“ Recycling gesprochen werden kann, handelt es sich bei Thermoplasten im Regelfall um Downcycling-Prozesse. Im Rahmen dieses Projekts wird durch die Modifikation der molekularen Struktur des Polypropylens der Verlust der mechanischen Eigenschaften nicht nur kompensiert, sondern sein Eigenschaftsspektrum sogar noch erweitert. Das dadurch radikal geänderte Eigenschaftsprofil des Kunststoffs macht eine Wiederverwertung interessant und weckt beim Konsumenten das Bewusstsein für den Wert dieses Rohstoffs. Österreich weist eine lange Tradition der Abfallverwertung auf und liegt auch europaweit mit einer nationalen Recyclingquote im Bereich des festen Siedlungsabfalls mit 63% ganz vorne. Die Notwendigkeit zur Mülltrennung ist in den Köpfen Österreichs tief verankert. Der Wert der Ressource Kunststoffabfall wird jedoch noch weitgehend unterschätzt. Eine Trendumkehr in der Kunststoffbranche kann zu einer Bewusstseinsänderung in der Bevölkerung und zu einer Abkehr von einer Einmalgebrauch-Mentalität beitragen. Nachgebrauchs-Polypropylen soll nicht mehr im Verbrennungsofen landen, sondern wieder zurück in die Produktion finden und damit zur Schonung der Ressourcen unseres Planeten beitragen. Durch dieses Projekt kann aus einem scheinbar minderwertigen Abfall mit schlechtem Produkteigenschaftsprofil ein Produkt mit gleichem und sogar besserem Eigenschaftsprofil hergestellt werden.

  • Viele Verpackungsmaterialien sind aus Polypropylen
  • Großteil der Verpackungen sind nur für Einmalgebrauch
  • Innovativer Prozess verbessert Produkteigenschaften
  • Wiederverwendung dank verbesserter Eigenschaften
  • Trendumkehr in der Kunststoffbranche



weitere Nominierte:

SolPol: Solarenergie-Technologien mit Polymerwerkstoffen

Einreicher: Johannes Kepler Universität Linz, Institute of Polymeric Materials and Testing; Leitung: Prof. Dr. Reinhold W. Lang
Bundesland: Oberösterreich

Während der Energiebedarf weltweit nach wie vor stetig steigt und der weltweite jährliche Ausbau von erneuerbaren Energiekapazitäten den von nicht-erneuerbaren Energiekapazitäten mittlerweile übertrifft, stagniert der heimische Solarmarkt. Der österreichische und europäische Solarthermiemarkt ist sogar rückläufig. Um die Solarmärkte in Österreich und Europa wieder anzukurbeln und damit die Energiewende dennoch weiter voranzutreiben, gilt es die Gesamtleistungsfähigkeit von Solartechnologien generell weiter zu steigern und gleichzeitig die Kosten für diese Technologien auf Endkundenebene weiter zu reduzieren. Letzteres gilt insbesondere für den Bereich der Solarthermie, in dem in den letzten 5 bis 10 Jahren im Gegensatz zur Photovoltaik kaum Kostenreduktionen (zumindest für Endkunden) zu verzeichnen waren. Daher kommt der Solarthermiemarkt auch zunehmend durch die auch in den Wärmemarkt vordringende Photovoltaik (gekoppelt mit Wärmepumpe) unter Kostenwettbewerbsdruck. An dieser Stelle kommt SolPol ins Spiel, wo die österreichischen Kompetenzen von Forschungseinrichtungen und der Industrie entsprechend gebündelt werden. SolPol („Polymerwerkstoffe für die Solartechnik“) ist die weltweit größte Forschungsinitiative zum Thema Kunststoffinnovationen für die Solartechnik. Sie integriert die Kompetenzen von Kunststoff- und Solarunternehmen mit der Expertise von Polymer- und Solarforschungseinrichtungen und ist in dieser Zusammensetzung weltweit einzigartig. Die Forschungsinitiative betreibt vorwettbewerbliche Forschung und läuft seit 2010. Sie wird vom JKU Institute of Polymeric Materials and Testing federführend geleitet und koordiniert. Gemeinsam mit 19 Unternehmenspartnern und 9 wissenschaftlichen Partnern beläuft sich das seit 2010 vom Klima- und Energiefonds im Rahmen seines Energieforschungsprogrammes geförderte Forschungsbudget auf ca.14 Millionen Euro. Das Hauptziel ist, die Position österreichischer Solar- und Kunststoffunternehmen in den global rasch wachsenden Solartechnologie-Märkten durch polymerbasierende innovative Neuentwicklungen zu stärken und auszubauen. Gleichzeitig soll damit ein wesentlicher Beitrag zur Verbreitung erneuerbarer Energietechnologien und zur Reduktion von Treibhausgasemissionen geleistet werden.

  • Weltweit größte Forschungsinitiative zum Thema Kunststoffinnovationen
  • Kompetenzen von Unternehmen und Forschungseinrichtungen
  • Vorwettbewerbliche Forschung seit 2010
  • Polymerbasierende innovative Neuentwicklungen
  • Beitrag zur Verbreitung erneuerbarer Energietechnologien



Nachhaltige Produktion des Biokunststoffs PHB aus CO2 mittels Sonnenlicht und Cyanobakterien

Einreicher: Lackner Ventures & Consulting GmbH
Bundesland: Wien

Die weltweit etwa 300 Millionen Tonnen an Kunststoffen, die jährlich erzeugt werden, verbrauchen geschätzte 5% der Rohölförderung. Mehr als 15 Millionen Tonnen davon landen jährlich im Meer, wo sie fragmentieren und als Mikroplastik sowohl der Tierwelt als auch über angereicherte Schadstoffe den Menschen erheblichen Schaden zufügen. Seevögel verhungern, Schildkröten, Robben und andere Tiere verfangen sich in Netzen und anderem Treibmüll. Dieses Thema erlangte erst in den letzten Jahren allgemeine Aufmerksamkeit. Biokunststoffe konnten sich über viele Jahre aufgrund von billigem Erdöl, fehlenden gesetzlichen Vorgaben, Wissenslücken und mangelhaften Verarbeitungseigenschaften nicht durchsetzen. Kombiniert mit einem gestiegenen Umweltbewusstsein für Klimawandel und dem Wunsch nach nachhaltigen Rohstoffen konnten sich Biokunststoffe mittlerweile einen Marktanteil von etwa 2% erarbeiten. Besonders erfolgreich sind jene Biokunststoffe, die fossil erzeugte (Massen-)Polymere wie PE und PP direkt ersetzen können. Der Biokunststoff PHB (Polyhydroxybuttersäure) ähnelt PP und hat damit ein besonders hohes Potential. Der derzeitige Herstellprozess nutzt Zucker als Rohstoff, welcher in Fermentern von Mikroorganismen umgesetzt wird. Zur Aufarbeitung wird teilweise Chloroform verwendet. Der komplexe Prozess führt zu einem Verkaufspreis von PHB im Bereich von 8-10 €/kg, gegenüber 1,5 €/kg für PP und 3 €/kg für andere Biokunststoffe wie PLA (Polymilchsäure). Die weltweite Kapazität für PHB liegt bei etwa 30.000 Tonnen/Jahr, genutzt wird aber nur ein Bruchteil davon, da der hohe Preis nur für Nischenanwendungen tragbar ist, wie z.B. chirurgische Fäden. Im gegenständlichen Projekt zwischen TU Wien und Lackner Ventures & Consulting GmbH wird ein nachhaltiger und kostengünstiger Produktionsprozess für PHB aus CO2 und Sonnenlicht mithilfe von Cyanobakterien entwickelt. Durch neuartige bioprozesstechnische Methoden konnte der natürlich vorkommende PHB-Gehalt in Synechocystis sp. PCC 6714 von 0,5 auf über 15% (in Zelltrockenmasse) gesteigert werden. Es wird mit einem gezielten Mangel an Phosphor und Stickstoff gearbeitet, damit die Cyanobakterien anstelle von Glykogen das gewünschte PHB intrazellulär bilden. Die Forschungsergebnisse im Labormaßstab wurden patentiert und publiziert, der nächste Schritt sind Konzeption und Bau einer Pilotanlage. Bei Umsetzung des neuen Produktionsprozesses wird mit einem PHB-Herstellpreis von 2-4 €/kg gerechnet, wodurch das Material für viele interessante Anwendungen leistbar wird. Der Markt bzw. die Umwelt benötigt einen „echten“ Biokunststoff, der aus CO2 ohne Lebensmittelkonkurrenz hergestellt wird und sowohl an Land als auch im Meer abbaubar ist. Außerdem sollte er sich für die Massenanwendung der flexiblen und starren Verpackungen eignen. Das ist PHB.

  • Innovativer Herstellprozess von PHB
  • PHB kann fossil erzeugte Polymere ersetzen
  • Kostengünstige Massenproduktion wird ermöglicht
  • Biokunststoffe sind umweltfreundlich
  • Weltweite Kapazität von PHB: 30.000 Tonnen/Jahr



Ja! Natürlich Green Packaging

Einreicher: REWE International AG
Bundesland: Niederösterreich

Seit 2011 arbeitet „Ja! Natürlich“ intensiv an neuen Green-Packaging-Lösungen für diverse Produkte, insbesondere Obst und Gemüse. Der lose Verkauf ist leider aus unterschiedlichen Gründen nicht immer möglich oder gar nicht sinnvoll – auch wenn dies für Außenstehende nicht immer leicht verständlich ist. Unter dem Motto ""Bio in Hülle und Fülle"" wird bereits seit 2011 auf Green Packaging gesetzt. Das Ziel ist der schrittweise Ausstieg aus Plastik. Dazu wurde bei Obst und Gemüse bereits auf Zellulosefolien anstatt der bisher verwendeten Kunststofffolien umgestellt. Kartontassen ersetzen Plastiktassen und die Gemüsenetze und Etiketten bestehen zu 100 Prozent aus nachwachsender, biologisch abbaubarer Naturfaser. Das verarbeitete Holz stammt aus garantiert FSC-zertifizierter Produktion. Dabei werden soziale und ökologische Standards – wie Gentechnik-Verzicht oder effizienter Transport – strikt eingehalten. Durch die schrittweise Umstellung auf umweltschonende Verpackungen konnten seit 2011 mehr als 380 Tonnen Plastik eingespart werden. Im Jahr 2016 erzielte ""Ja! Natürlich"" eine Einsparung von 87 Tonnen Plastik. Seit Mitte 2017 werden die ersten Produkte auf Tassen aus Graspapier verpackt, das durch die Kombination von sonnengetrocknetem Gras und Frischfaser erzeugt wird. Es besteht zu 100 Prozent aus nachwachsenden Rohstoffen, enthält keinerlei Schadstoffe und punktet durch Einsparungen beim Wasser- und Energieverbrauch. Das Graspapier setzt sich aus 40% Gras und 60% Frischfaser aus FSC-zertifiziertem Holz zusammen. Es besteht somit aus 100% nachwachsenden Rohstoffen, die keine mineralölhaltigen Schadstoffe enthalten, schwermetallfrei sind und für den direkten Kontakt mit der Haut als dermatologisch unbedenklich eingestuft werden. Die Zusammensetzung des Papiers sorgt für Formstabilität sowie Reißfestigkeit. Das Gras wird von extensiv bewirtschafteten Ausgleichsflächen bezogen, die weder gedüngt, noch chemisch behandelt wurden und im Umkreis von maximal 50 km zur Papierfabrik liegen. Durch die Verwendung von FSC-zertifiziertem Holz wird sichergestellt, dass der Wald vor übermäßiger Ausbeutung geschützt wird. Warum Graspapier eine bessere Verpackung als Altpapier ist, ist leicht erklärt: Gras ist ein schnell nachwachsender Rohstoff und benötigt bei der Verarbeitung zu Graspellets weniger Wasser und Energie als für die Herstellung von Altpapier benötigt wird.

  • Green-Packaging-Lösungen für Bioprodukte seit 2011
  • Ziel ist schrittweiser Ausstieg aus Plastik
  • Einsparung von fast 400 Tonnen Plastik seit 2011
  • Graspapier ist zu 100% aus nachwachsenden Rohstoffen
  • Geringer Wasser- und Energieverbrauch für die Herstellung





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