biocharPP: Entwicklung von CO2-optimierten Biomassekarbonisat-Compounds als kreislauffähige Werkstofflösung für Kunststoffkomponenten

Projektbeschreibung

Das Projekt biocharPP fokussiert die ganzheitliche Entwicklung von Technologien für die Herstellung von CO2-optimierten und kreislauffähigen NET-Compounds und deren durchgehende Datenerfassung und -verknüpfung für technische und ökologische Bewertungen. Zentrale Entwicklungselemente stellen hierbei die Herstellung optimierter Biomassekarbonisate (engl. biochar) aus biogenen Reststoffen mittels thermochemischer Konversionsprozesse (patentiertes TCR®-Verfahren, Fraunhofer UMSICHT), deren Funktionalisierung für die Einbettung in Kunststoffe (Fraunhofer ISE), die anschließende Compoundierung zu PP-basierten NET-Compounds (Fraunhofer ICT) und die Kreislaufführung der erhaltenen Materialien dar (Fraunhofer UMSICHT, Fraunhofer ICT). In enger Vernetzung mit diesen technischen Arbeiten erfolgt eine Analyse der potenziellen Umweltwirkungen, eine Ökobilanzierung (Life Cycle Assessment, LCA) am Fraunhofer ISE sowie eine Bewertung der technischen Anwendungspotenziale. Parallel zu den technischen Prozessen und Charakterisierungen wird ein durchgehender Dokumentationsprozess zur Bewertung des Materials für zukünftige virtuelle Produktentwicklungsprozesse und die Einbindung in CAE-Ketten (Computer Aided Engineering, CAE) aufgebaut (Fraunhofer IWM). Dazu wird ein übergreifender und dauerhaft nachvollziehbarer Datenprozess im Sinne digitaler Materialien vom Pyrolyseprozess bis zum Demonstrator und von der LCA über die technische Bewertung bis hin zu wirtschaftlichen Aspekten bei allen Partnern etabliert. Basierend auf den FAIR aufbereiteten Daten und dem Digitalen Zwilling erfolgt eine kombinierte ganzheitliche Bewertung und Optimierung (Fraunhofer IWM).

Als Ergebnis stehen Fraunhofer-Technologien für technisch hochwertige NET-Compounds von der Biomassekarbonisat-Herstellung, deren Funktionalisierung, Einarbeitung in eine PP-Matrix und Weiterverarbeitung zu einer Gehäuseabdeckung bis hin zu Daten und Methoden zur vollständigen Bilanzierung und Digitalisierung von Entwicklungsketten und Materialien zur Verfügung. Die entwickelten Biomassekarbonisate stellen Alternativen zu mineralischen Füllstoffen wie Talkum aufgrund ihres mind. 20 % reduzierten GWPs dar und verfügen darüber hinaus aufgrund ihrer geringeren Dichte über ein zusätzliches Leichtbaupotenzial. Die Optimierung der Prozesse ermöglicht dabei eine hohe Flexibilität der zu verarbeitenden biogenen Reststoffe und liefert zudem flüssige bzw. gasförmige Nebenprodukte, die wiederum zur Kunststoffherstellung oder Energiegewinnung verwendet werden können.