Laufende Forschungsprojekte

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Zur Erzielung der CO2-Neutralität Deutschlands steht die Automobilindustrie vor intensiven Anstrengungen hinsichtlich der Reduktion von Treibhausgasemissionen entlang des gesamten Lebenszyklus. Als zentraler Stellhebel dient u. a. die Erhöhung von Sekundärrohstoffquoten in der Fahrzeug- bzw. Komponentenherstellung und damit das Schließen von Materialkreisläufen. Der Einsatz von Sekundärmaterial in der Fahrzeugherstellung geht mit großen Herausforderungen bzgl. Materialqualität und Wirtschaftlichkeit einher. Hierbei bedarf es neben intelligenten, automatisierten Demontageprozessen ebenso effizienten Aufbereitungs- und Sortierverfahren zur Sortierung von Post-Shredder-Produkten in automobiltauglicher Qualität. Entlang der gesamten Prozesskette im Rahmen der Demontage und Aufbereitung gilt es, die wirtschaftlichen und umweltlichen Auswirkungen zu ermitteln. Die Professur für Circular Economy führt die entsprechenden ökonomischen und ökologischen Bewertungen der einzelnen Prozesse durch, um die Closed-Loop-Altfahrzeugverwertung ganzheitlich zu analysieren.

Laufzeit: 01/2023 bis 12/2025

Projektpartner: BMW AG, TU Bergakademie Freiberg (Institut MVTAT, IEST und IGT), Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie am HZDR, Technische Universität München (Lehrstuhl fml und Institut iwb), Scholz Recycling GmbH, STEINERT UniSort GmbH, thyssenkrupp Steel Europe AG, Salzgitter Mannesmann Forschung GmbH, Aurubis AG, Novelis Deutschland GmbH, OETINGER Aluminium GmbH, Pilkington Automotive Deutschland GmbH

Ansprechpartner: Dominik Reichert, M.Sc.

Gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK).

Die Entwicklung flexibel einsetzbarer Wohnkonzepte aus Holz für verschiedene Lebensphasen („Beziehungsgründer“ und „Ruheständler“) steht im Mittelpunkt dieses Projektes. Die Wohnkonzepte sollen die teilweise identischen Wünsche der jeweiligen Nutzerinnen und Nutzer abdecken, aber auch im Sinne eines nachhaltigen Bauens entwickelt und mittels verschiedener Nachhaltigkeitsparameter (z.B. Materialauswahl, Ausgestaltung der Wohnkonzepte) optimiert werden. Angesichts des Überangebots an Holz wird angestrebt, die Nutzung von ZE-Holz (Holz, das aus einem außerplanmäßigen Einschlag resultiert und durch zufällige Ereignisse – wie Windwurf, Borkenkäferbefall – verursacht wird) bei diesen Wohnkonzepten zu maximieren, um dieses einer hochwertigen Nutzung zuzuführen und Kohlenstoff langfristig zu speichern. Fortlaufend aktualisierte Informationen finden Sie auf der Website von C.A.R.M.E.N. e.V.

Laufzeit: 01/2021 bis 08/2024

Projektpartner: Gruber Holzbau GmbH, Haas Fertigbau GmbH, Holzbau Köck, C.A.R.M.E.N. e.V., HSWT – Lehrstuhl für Marketing und Management Nachwachsender Rohstoffe

Ansprechpartner: Josef Huber, M.Sc.

Gefördert durch das Bayerische Staatsministerium für Ernährung, Landwirtschaft, Forsten und Tourismus (StMELF).

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Die notwendige Reduktion von CO2-Emissionen in der Automobilindustrie stellt Fahrzeughersteller sowie Zulieferer vor die Herausforderung der Entwicklung und Herstellung nachhaltiger Fahrzeuge und Komponenten. Hierfür bedarf es neben dem erhöhten Einsatz von Sekundärrohstoffen ebenso neue, nachhalige Werkstoffkonzepte für Fahrzeugkomponenten. Das Forschungsprojekt verfolgt dabei eine gesamtheitliche Komponenten- und Werkstoffentwicklung für Kunststoffe und Metalle im Exterieur- und Interieurbereich. Die Professur für Circular Economy begleitet die Entwicklung von nachhaltigen Fahrzeugkomponenten im Interieur, die durch Materialreduktion, einfache Demontierbarkeit, Fokus auf Monomaterialien sowie den Einsatz von nachhaltigen Rohstoffen gekennzeichnet sind. Im Rahmen von ökonomischen und ökologischen Bewertungen werden die einzelnen Komponenten bewertet und deren systemische Auswirkungen analysiert.

Laufzeit: 10/2022 bis 09/2025

Projektpartner: BMW AG, Evonik Operations GmbH, Mocom Compounds GmbH & Co. KG, WIPAG Deutschland GmbH, Thyssenkrupp Steel Europe AG, Constellium Rolled Products Singen GmbH & Co. KG, Speira GmbH, Toray Industries Europe GmbH, Technische Universität München (Lehrstuhl fml und MAT), Novelis Deutschland GmbH, material.one AG, Constellium Automotive Structures and Industry Singen GmbH, Forward Engineering GmbH, DST Dräxlmaier Systemtechnik GmbH, Fraunhofer ICT und WKI, Encory GmbH

Ansprechpartner: Dominik Reichert, M.Sc.

Gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK).

Während der COVID-19-Pandemie stieg die Nachfrage für das Einwegprodukt FFP2-Maske sprunghaft an. Die Bereitstellung von nachhaltigen Produkten ist gerade im Gesundheitssektor, in welchem Hygiene eine zentrale Rolle spielt, mit großen Herausforderungen verbunden. Zentrales Ziel von FUMA ist die Entwicklung einer nachhaltigen, nutzerfreundlichen und konkurrenzfähigen FFP2-Maske. Im Fokus stehen dabei lokale Wertschöpfungsketten, eine hohe Nutzerakzeptanz (Tragekomfort, geringer Atemwiderstand etc.) und die Zertifizierung durch eine deutsche Prüfstelle. Untersucht werden dabei auch Kreislaufwirtschaftskonzepte, deren Implementierung mit größerem Hürden verbunden ist. Dazu gehören Konzepte die auf nachwachsende Rohstoffe setzen, etablierte und neuartige Recyclingkonzepte und Wiederverwendungskonzepte. Entwicklungsbegleitend werden Life Cycle Assessments (LCAs) durchgeführt, um das Design einer nachhaltigen FFP2-Maske zu gewährleisten.

Laufzeit: 04/2021 bis 09/2024

Projektpartner: Zettl Mediatec GmbH, Sandler AG, PIA Automation Amberg GmbH, Ludwig-Maximilians-Universität München

Ansprechpartner: Svenja Klose, M.Sc.

Gefördert durch das Bayerische Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie (StMWi).

Das Projekt zielt darauf ab, die bestehende Zusammenarbeit zwischen TUM und KNUST durch die Durchführung von bidirektionalen Workshops auszubauen. Das Hauptziel ist es, auf den Erkenntnissen der Forschungsreise 2022 und den daraus abgeleiteten Herausforderungen und Chancen eines nachhaltigen Elektroschrottmanagements aufzubauen. Die Workshops werden den Wissensaustausch und die Zusammenarbeit fördern, indem sie zentrale Stakeholder, darunter Forscher und Studenten der TUM und KNUST, sowie formelle und informelle ghanaische Stakeholder, die während der Forschungsreise 2022 kontaktiert wurden, zusammenbringen. Durch die Förderung interdisziplinärer Ansätze zielen die Workshops darauf ab, nachhaltige Lösungen zu entwickeln, die Umweltbelange mit den sozioökonomischen Bedürfnissen von Stakeholdern, die am informellen Recyclingsystem beteiligt sind, in Einklang bringen. Darüber hinaus zielt das Projekt darauf ab, ghanaische Start-ups im Bereich Elektroschrott zu unterstützen, indem das deutsch-ghanaische Netzwerk gestärkt und erweitert wird, um zu einem effizienteren und nachhaltigeren Elektroschrottmanagement in Ghana beizutragen. Zu den erwarteten Ergebnissen gehören ein tieferes Verständnis der Herausforderungen und Möglichkeiten im Bereich Elektroschrott, interdisziplinäre Ansätze zur Lösung des Problems und die Förderung der deutsch-ghanaischen Hochschulpartnerschaft.

Laufzeit: 09/2023 bis 08/2024

Projektpartner: Kwame Nkurmah University of Science & Technology (KNUST), Kumasi (Ghana)

Ansprechpartner: Vanessa Heinrich, M.Sc.

Gefördert durch die Technische Universität München (TUM).

© Projektträger Jülich im Auftrag des BMBF

Wasserstoff als vielseitigen und notwendigen chemischen Rohstoff und Energieträger trägt als grüne Alternative wesentliche zu eine sektorübergreifende Dekarbonisierung bei. H2Giga, eines der drei deutschen Wasserstoffleitprojekte, forscht mit über 30 unabhängigen Kooperationsprojekten an der Steigerung der Wasserstoffproduktion durch Wasserelektrolyse mittels Hochskalierung und Serienfertigung der gängigsten Elektrolyseurtypen. Das Teilprojekt ReNaRe (Recycling – Nachhaltige Ressourcennutzung) entwickelt Recycling- und Verwertungskonzepten zur Schließung der Stoffkreisläufe am Lebensende der Alkali-, der Protonenaustauschmembran- und Hochtemperaturelektrolyseure. Das Konsortium aus Industriepartnern und Forschungsinstituten stellt Technologien und Ansätze bereit, durch welche insbesondere die Stoffkreisläufe der kritischen Rohstoffe, speziell der Technologiemetalle, nach der Nutzungsphase eines großtechnischen Elektrolyseurs geschlossen werden können. Neben der rein technischen Konzeption werden die End-of-Life Konzepte mit einer Ökobilanz und techno-ökonomischen Bewertung analysiert. Darüber hinaus ist die Entwicklung eines Konzepts zur Unterstützung der Kreislaufwirtschaft der Elektrolyseurmaterialien durch Digitalisierung geplant.

Laufzeit: 04/2021 bis 03/2025

Projektpartner: TU Bergakademie Freiberg (Institut MVTAT, IKFVW), Karlsruher Institut für Technologie (Institut wbk), Fraunhofer Gesellschaft (Institut IPA), Helmholtz-Institut HZDR-HIF, RWTH Aachen (Institut IME), Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG, Öko-Institut e.V., DECHEMA Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e.V., Forschungszentrum Jülich GmbH, Hexis GmbH

Ansprechpartner: Sarah Hasslacher, M.Sc.

Gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF).

Die traditionelle Kreislaufwirtschaftsforschung konzentriert sich weitgehend auf neue Materialien zur Untermauerung der Kreislaufwirtschaft oder auf Methoden zur Förderung effizienter Materialflüsse. Wichtig, aber oft übersehen, ist der Aspekt der Verhaltensänderung. Dienstleistungsbasierte Modelle, bei denen Waren niemals Eigentum der Verbraucher sind, haben das Potenzial, die Gesellschaft zum Wohle aller zu verändern. In diesem Zusammenhang haben Distributed-Ledger-Technologien (DLTs) wie Blockchain als potenzieller Katalysator für den Übergang zur Nachhaltigkeit zunehmend Beachtung gefunden. DLTs können neue Geschäftsmodelle und eine neue Ära der Transparenz ermöglichen, Vertrauensökonomien schaffen und dadurch möglicherweise die vorherrschenden wirtschaftlichen und institutionellen Systeme verändern. Das Projekt wird sich auf die Rolle konzentrieren, die DLTs bei der Erleichterung dieser Transformation spielen können, insbesondere im Hinblick auf die Aspekte der Transparenz in den Wertschöpfungskreisen und neuer zirkulärer Geschäftsmodelle rund um Servitization und die Sharing Economy.

Es werden neue Forschungsinstrumente entwickelt, um Interventionen, insbesondere politische Maßnahmen und digitale Technologien, hinsichtlich ihrer mehrdimensionalen Leistungen aus einer Perspektive des gesamten Lebenszyklus zu analysieren und zu bewerten. Es wird ein Systemdynamikmodell (SD) entwickelt, um zu verstehen, wie Servitisierungs- und Zugangssysteme, von der Mikro- bis zur Makroebene der Intervention bis hin zum Verbraucherverhalten, auf den Einsatz dieser Technologien im Wandel hin zur Zirkularität reagieren, und um die Rolle dieser Technologien weiter zu untersuchen DLTs im Prozess. Es wird ein mehrskaliger Rahmen für die Nachhaltigkeitsbewertung des Lebenszyklus zur Bewertung der Auswirkungen von DLTs, Transparenz und Servitisierung entwickelt und mit dem SD-Modell gekoppelt, wodurch ein neues, konsequentes, mehrskaliges Instrument zur Bewertung der Nachhaltigkeit des Lebenszyklus entsteht, das die Politikentwicklung unterstützen und verwendet werden kann sowohl Anleitung als auch Bewertung von Interventionen, die durch DLTs ermöglicht werden.

Laufzeit: 10/2022 bis 09/2026

Projektpartner: Imperial College London

Ansprechpartner: Lyu Zhang, M.Sc.

Gefördert durch die Technische Universität München (TUM).

Das Forschungsvorhaben wird durch ein interdisziplinäres Konsortium aus Forschungs- und Industriepartnern bearbeitet. Beginnend mit Untersuchungen auf Gebäudeebene, wird die Nutzungsflexibilität und Anpassungsfähigkeit von kreislaufgerechten Holztafelbauweisen bewertet. Auf Bauteilebene werden daran anbindend, Bauteilanschlüsse mit dem Ziel der Demontierbarkeit und Trennbarkeit der Bauteilschichten bis auf die Materialebene betrachtet. Auf Materialebene steht insbesondere die Kaskadennutzung von Vollholz im Fokus der qualitativen und quantitativen Bewertungen. Die Charakterisierung der Verwertungsoptionen des Gebrauchtholzes auf Materialebene trägt dazu bei, dass das Gebrauchtholz nach dem Rückbau der kreislaufgerechten Konstruktion auch tatsächlich einer hochwertigen Kaskadennutzung zugeführt werden kann. Eine über alle Ebenen übergreifende, gesamtheitliche Betrachtung gestattet die Einbindung digitaler Technologien zur Entwicklung eines digitalen Materialpasses, mit dem Ziel der Dokumentation und Nachverfolgung von Bauteilen, Verbindungen und Rückbauoptionen. Auf Grundlage von Lebenszyklusanalysen erfolgt neben der technischen und materialwissenschaftlichen Bewertung die Evaluierung der ökologischen und ökonomischen Effekte. Die Untersuchung von innovativen Wirtschaftskonzepten aus der Kreislaufwirtschaft, wie Leasing- oder Sharing-Modelle runden das Verbundprojekt, mit einem Blick in die Zukunft des modernen Holzbaus, ab. Weitere Informationen finden Sie hier.

Laufzeit: 01/2023 bis 12/2025

Projektpartner: Technische Universität München (Lehrstuhl für Holzwissenschaften, Lehrstuhl für Architektur und Holzbau, Lehrstuhl für Holzbau und Baukonstruktion, Lehrstuhl für Architekturinformatik), Haas Fertigbau GmbH, Brüninghoff Holz GmbH & Co.KG

Ansprechpartner: Josef Huber, M.Sc.

Gefördert durch das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL).