Biogene Reststoffalternativen in Verbundwerkstoffen
Förderprogramm
Das vom Zentralen Innovationsprogamm Mittelstand geförderte Projekt „Sandwichdämmplatten aus biologisch basierten und abbaubaren Rohstoffen“ wurde in Form einer Kooperation des Instituts für Wasser- und Energiemanagement als Forschungspartner zusammen mit einem regionalen mittelständischen Unternehmen bearbeitet.
Hintergrund
Sandwichdämmelemente werden gerne aufgrund ihrer besonders hohen Festigkeit bei verhältnismäßig geringem Bauvolumen und Gewicht in einer Vielzahl von unterschiedlichen stationären und vor allem mobilen Anwendungen verbaut. Diese Struktureigenschaften rühren vom schichtweisen Aufbau, der die möglichst hohen Scherfestigkeiten eines leichten und meist gut dämmenden Kernmaterials mit den besonders zug- und druckstabilen Deckschichten auf dessen Oberseiten vereint.
Als handelsübliche Ausgangsmaterialien werden bevorzugt polystyrol- beziehungsweise polyurethanbasierte Dämmkerne und zumeist styrolhaltige Harze auf petrochemischer Basis zur Verbindung der einzelnen Deckschichten in- und untereinander verwendet. Bei der Herstellung und beim Endverbraucher werden dabei häufig unangenehm riechende oder sogar gesundheitsschädliche Ausgasungen über deren Lebensdauer emittiert.
Neben der Verwendung fossiler Ressourcen ist ein weiterer, nur sehr umständlich und wirtschaftlich aufwendig zu stemmender Faktor, die ungenügende Recyclingfähigkeit handelsüblicher Baustoffe. Diese zeichnet sich dadurch aus, dass sich die konventionellen Faserverbundwerkstoffe neben einer energetischen Nutzung in Müllverbrennungsanlagen nur teilweise mittels Pyrolyse der Einzelkomponenten und aufwendiger Trennung wiederverwerten lassen.
Zielsetzung
Um die genannten Probleme in naher Zukunft für eine Vielzahl von Anwendungsgebieten zu reduzieren bzw. gänzlich zu beseitigen und einen wichtigen Forschungsbeitrag hierzu leisten zu können, beschäftigte sich das iwe mit der Substitution von Einzelkomponenten bis hin zu Komplettlösungen für Sandwichstrukturen durch biogene und biologisch abbaubare Roh- und / oder Reststoffe – allen voran für klimatisierte Anwendungen im stationären und mobilen Bereich.
Dabei stand neben dem bereits vielfach thematisierten Faserersatz für Bio-Composites durch beispielsweise Flachs, Hanf, Jute oder Sisal besonders die Entwicklung eines neuartigen biologisch basierten Matrixmaterials im Vordergrund. Neuartige Dämm- und Kernmaterialien aus nachwachsenden Rohstoffen im Verbund mit den bereits beschriebenen Composites waren ein weiterer Schwerpunkt der Arbeiten. Als Rohstoffquelle sollten hierfür neben industriellen Abfallstoffen zudem möglichst lokale Reststoffe aus beispielsweise landwirtschaftlichen Betrieben Verwendung finden.
Neben der reinen Materialsubstitution sollte in diesem Projekt auch ein besonderes Augenmerk auf die Herstellbarkeit und die Verwendung bereits existierender Fertigungsanlagen und –verfahren für die Materialsysteme gelegt werden. Somit sollte ein möglichst unkomplizierter und wirtschaftlich sinnvoller Markteintritt in bereits vorhandene Strukturen erzielt werden.
Hinsichtlich der Folgekosten für die nachträgliche Materialentsorgung sollte in diesem Projekt neben der reinen Auswahl von Reststoffen inkl. deren Eignung besonders die Kompostierfähigkeit berücksichtigt werden. Somit konnten die finalen Entsorgungskosten durch den Wechsel vom industriellen Recycling hin zur Heimkompostierbarkeit um ein Vielfaches reduziert werden.
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