Laufende Projekte, Aufruf 7 – Ideation Workshop @FHNW, Windisch

Leistungsstarke Sportbekleidungsmaterialien auf Pflanzenbasis

Blue Tech entwickelt nachhaltige, leistungsstarke Materialien für Neoprenanzüge, die es Kunden ermöglichen, Wassersport zu betreiben, ohne die Umwelt zu belasten. Wir erforschen ein alternatives Material zu Neopren, einem synthetischen Kautschuk, der üblicherweise in Neoprenanzügen verwendet wird.

Unser Ziel ist es, drei Hauptprobleme im Zusammenhang mit Neoprenanzügen zu lösen: die mangelnde Nachhaltigkeit, die Schwierigkeit, das Material zu recyceln, und die schlechte Haltbarkeit und der geringe Komfort für die Kunden.

Unsere erste marktreife Lösung wird darin bestehen, erdölbasierten Neoprenkautschuk durch einen fortschrittlichen FSC-Naturkautschuk zu ersetzen, um die CO2-Emissionen um über 80% zu reduzieren.

Bei diesem Wettbewerb überprüfen wir unsere Hypothese, dass fortschrittlicher Naturkautschuk im Vergleich zu Neopren gleichwertige oder bessere mechanische Eigenschaften aufweist.

Elastomere Fasern auf der Basis neuartiger Biopolymere

Das Projekt konzentriert sich auf die Entwicklung neuartiger elastomerer Fasern aus Biopolymeren als nachhaltige Alternative zu synthetischen Fasern in Textilien. Das Ziel ist es, recycelbare, kompostierbare und kostengünstige Fasern zu entwickeln, insbesondere für elastische Deckgarne. Sulzer ist führend in der Entwicklung von Biopolymeren, während die FHNW auf das Spinnen und die Charakterisierung von Fasern spezialisiert ist. Das Projekt erforscht zirkuläre Ansätze für textile Anwendungen.

Nachhaltigere Produktion von neuen grünen Monomeren

Aufbauend auf unserem 80-jährigen Erbe an Innovationen im Bereich nachhaltiger Klebstoffe schlägt Collano zusammen mit Biosimo ein bahnbrechendes Projekt zur Entwicklung von Monomeren auf biologischer Basis als Ersatz für Monomere auf petrochemischer Basis vor. Während Monomere auf biologischer Basis, die zur Steifigkeit beitragen, leichter verfügbar sind, z.B. Isobornylmethacrylat aus Kiefernharz, stammen «weichere» Monomere aus Palmölquellen, die in die Nahrungskette eingreifen könnten. Unser ehrgeiziges Ziel ist es, neue Monomere auf Bio-Basis zu entwickeln, was eine bemerkenswerte Leistung in der Branche wäre. Vor kurzem hat Collano einen Haftklebstoff für Markenschutzetiketten auf den Markt gebracht, der auf erneuerbaren Monomeren basiert. Aufgrund der Struktur des neuen Monomers übertraf dieser Bio-Klebstoff die petrochemischen Gegenstücke und bot ein sichereres Produkt gegen Fälschungen. Leider basieren diese Monomere auf Kakaobohnen oder Palmölkernen und konkurrieren damit mit Lebensmitteln und möglicherweise mit der neuen EU-Verordnung zur Abholzung von Wäldern. Andere, exotischere Monomere sind nicht mehr erhältlich. Z.B. Itaconsäure und Di-Butyl-Itaconat, die durch die Fermentation von Zucker mit Pilzen gewonnen werden. Leider ist die Lieferung nach Europa sehr schwierig, was die Entwicklung neuer, wirklich nachhaltiger Klebstoffprodukte behindert. Wir wollen eine grüne Revolution in der Schweiz, die die Herstellung von Rohstoffen zurück in die Schweiz holt.

Alles in einer Lösung: Revolutionierung des Kunststoffrecyclings

Das moderne Leben wäre ohne Kunststoff undenkbar, doch die Umweltbelastung durch Kunststoffabfälle muss drastisch reduziert werden. Ein verstärktes mechanisches Recycling ist der Schlüssel zur Schonung der Ressourcen, zur Reduzierung der CO2-Emissionen und zur Stärkung der Versorgungssicherheit der Schweiz mit polymeren Werkstoffen.

Um die Recyclingquoten und die Verwendung von recycelten Materialien zu steigern, sind innovative Recyclingtechnologien erforderlich. Besonders hochwertige Anwendungen mit geschlossenen Kreisläufen erfordern hochmoderne Anlagen und neue technologische Ausrüstungen. Die Schweiz steht jedoch aufgrund der großen Vielfalt der verwendeten Polymere und der relativ geringen Sammelmengen vor Herausforderungen, die die Umsetzung von groß angelegten Recyclinganlagen erschweren.

Die größte Herausforderung besteht darin, lokale Kunststoffkreisläufe für verschiedene Polymere zu schaffen, ohne umfangreiche Investitionen in neue Anlagen zu tätigen, die mit geringen Inputmengen zu kämpfen haben. Dieses Projekt zielt darauf ab, den Weg für eine «all-in-one» Recyclinglösung zu ebnen, die mehrere Polymere in einer einzigen Anlage integriert. Mit der Entwicklung eines Multi-Polymer-Recyclingsystems möchte die InnoPlastics AG einen neuen Maßstab für die Kreislaufwirtschaft bei Kunststoffen setzen, Innovationen fördern und die Nachhaltigkeit in der gesamten Branche vorantreiben.

Biopolymer-Schutzbeschichtungen für Dosen und Coils

Schutzbeschichtungen spielen eine Schlüsselrolle in der Kreislaufwirtschaft, da sie die Lebensdauer von Materialien verlängern und das Abfallaufkommen reduzieren. Herkömmliche Beschichtungen wie Phenol-Formaldehyd, Polyester, Polyamide und Epoxidharze werden aufgrund ihrer Toxizität, ihrer Umweltauswirkungen und ihrer Abbaubarkeit kritisch beäugt, was zu Vorschriften und Verboten führt. Biopolymere können eine nachhaltige Alternative bieten, die den Beschichtungen natürliche Abbaupfade und Schutzeigenschaften verleiht, die ihre Rolle in der Natur nachahmen.

Bloom Biorenewables hat eine neuartige Fraktionierungsmethode für lignozellulosehaltige Biomasse entwickelt (Aldehyde Assisted Fractionation), mit der bis zu 90% der in der Biomasse vorhandenen Biopolymere isoliert werden können, während ihre Struktur erhalten und stabilisiert wird. Diese Biopolymere haben inhärente Anti-UV- und Antioxidantien-Eigenschaften und können mit den vorhandenen Industrieanlagen verarbeitet werden, was eine hochleistungsfähige und nachhaltige Lösung für typische synthetische Polymere darstellt.

Mit seiner Expertise in der Formulierung von Beschichtungen und der Modifizierung von Harzen wird das Institut IMPE der ZHAW die Harzbeschichtungen formulieren und testen, während Bloom die Biopolymere herstellen und die Verarbeitungsexpertise bereitstellen wird. Das erwartete Ergebnis ist ein Prototyp einer Dose oder eines Metallblechs mit einer Biopolymerbeschichtung, die chemische Beständigkeit, Korrosionsschutz und antioxidative Eigenschaften aufweist und es ermöglicht, die Einschränkungen synthetischer Materialien durch biobasierte Lösungen zu überwinden.

Offene Projekte, Call 7 – Ideation Workshop @HSLU, Luzern

Membranen für die Speicherung thermischer Energie

Thermische Energiespeicher sind eine der Schlüsseltechnologien zur Lösung der Energiekrise, insbesondere der Winterlücke. Eine der beliebtesten Lösungen ist der so genannte Pit-Speicher, ein großes, von Menschenhand geschaffenes Loch im Boden, das durch eine Polymerauskleidung gegen die Erde abgedichtet ist. Diese Auskleidung soll verhindern, dass das Wasser in die Umwelt entweicht. Die heutigen Auskleidungen weisen jedoch eine hohe Wasserdampfdiffusionsrate auf und lassen daher warmes Wasser in die Natur entweichen. Um dies zu ändern, brauchen wir neue Technologien für diese Dichtungsbahnen, aber es gibt keinen Teststandard, um die Wasserdampfdiffusionsraten bei höheren Temperaturen zu testen. In diesem Projekt werden wir eine solche Testmethode entwickeln und innovative neue Lösungen für Auskleidungen von thermischen Energiespeichern ermöglichen.v

Nachhaltige akustische Isolierung für Geschirrspülmaschinen

Hintergrund und Projektziele: Derzeit besteht die akustische Isolierung von V-ZUG Geschirrspülern aus Bitumen. Es ist irreversibel auf Edelstahlwannen geklebt. Im Recyclingprozess verbrennt das Bitumen beim Umschmelzen des Stahls und setzt dabei_CO2 frei. Das Hauptziel besteht darin, das Bitumen durch eine nachhaltigere Lösung zu ersetzen, sowohl in Bezug auf die direkten_{CO2-Emissionen} als auch im Hinblick auf eine Kreislaufwirtschaft. Die Lösung muss die Standards für eine effektive Schalldämmung erfüllen und für die Kunden erschwinglich bleiben. Derzeit gibt es auf dem Markt keine alternativen Produkte, die diese Anforderungen erfüllen. Daher wird in diesem Projekt nach einer innovativen Lösung gesucht. Berücksichtigt man den jährlichen Geschirrspülerabsatz von V-ZUG in der Schweiz und in der EU, so würden jährlich etwa 408 t Bitumen eingespart werden. Dies würde zu verschiedenen erheblichen Vorteilen führen. Die direkten_{CO2-Emissionen} aus der Verbrennung pro Wanne würden um 323 t pro Jahr reduziert. Die Recyclingfähigkeit eines Behälters würde sich von 87% auf 92% erhöhen. Es besteht eine realistische Chance, dass eine nachhaltige Lösung mit einem deutlich verbesserten_{CO2-Fußabdruck} umgesetzt werden kann.

Inhalt des Projekts: Die größten Herausforderungen bestehen darin, die strengen Schallemissionswerte zu gewährleisten, den begrenzten verfügbaren Einbauraum in den Gehäusen der Haushaltsgeräte effizient zu nutzen und die Material- und Produktionskosten der neuen Lösung so niedrig wie möglich zu halten. Zu den Schlüsselfaktoren einer möglichen Lösung gehören die weitere Versteifung der Wannenpaneele, die Funktionalität und der reduzierte Kohlenstoff-Fußabdruck der akustischen Isolierung sowie die reversible Montage unter Verwendung bereits vorhandener peripherer Komponenten innerhalb des Gehäuses als Befestigungspunkte. Die Projektaufgaben umfassen die Materialsuche und -bewertung, Simulationen, Design- und Akustikmessungen an montierten Komponenten und Modellgeräten sowie entsprechende Lebenszyklusanalysen (LCA). Die notwendigen Kompetenzen und Werkzeuge werden von den Projektpartnern V-ZUG und HSLU bereitgestellt.

Nachhaltigere Produktion von 2-Ethylhexanol

Aufbauend auf unserem 80-jährigen Erbe an Innovationen im Bereich nachhaltiger Klebstoffe schlägt Collano zusammen mit Biosimo ein bahnbrechendes Projekt zur Entwicklung von Monomeren auf biologischer Basis als Ersatz für petrochemische Materialien, insbesondere 2-Ethylhexylacrylat (2-EHA), für die Emulsionspolymerisation vor. Während Monomere auf biologischer Basis, die zur Steifigkeit beitragen, leichter verfügbar sind, ist es unser ehrgeiziges Ziel, ein 2-EHA-Äquivalent auf biologischer Basis zu schaffen, was eine bemerkenswerte Leistung in der Branche wäre. Diese Initiative steht im Einklang mit unserem Engagement für den Umweltschutz und positioniert Collano an der Spitze der Revolution der grünen Chemie in der Schweiz. Als kleiner, agiler Akteur in der Welt der Klebstoffe liegt unsere Stärke in der Fähigkeit, mit mutigen, innovativen Ansätzen auf Nischenmärkte mit hoher Leistung zu zielen. Der weltweite Markt für Holzklebstoffe beispielsweise, der im Jahr 2020 auf 4,76 Milliarden Dollar geschätzt wurde und bis 2027 voraussichtlich 6,55 Milliarden Dollar erreichen wird, wird von der steigenden Nachfrage nach umweltfreundlichen Produkten angetrieben. Unser Projekt macht sich diesen Trend zunutze und bietet ein erhebliches Marktpotenzial und einen deutlichen Wettbewerbsvorteil.

SmartBaler: Verbesserung der Recyclingeffizienz und Reduzierung der Kohlenstoffemissionen in der Supermarktlogistik

Das SmartBaler-Projekt zielt darauf ab, das Abfallmanagement zu optimieren und die Kohlenstoffemissionen im Rückführungslogistikzentrum großer Einzelhändler zu reduzieren, indem das KI-gesteuerte Ballenüberwachungssystem der ETH Zürich integriert wird. Diese innovative Lösung analysiert die Zusammensetzung von Abfallballen in Echtzeit und ermöglicht so eine bessere Routenplanung, die Erkennung von Verunreinigungen und eine effizientere Wiederverwertung. Indem datengesteuerte Entscheidungen an der Quelle getroffen werden, minimiert das Projekt unnötige Transportemissionen und verbessert die Recycling-Ergebnisse. In Zusammenarbeit mit Allegra Passugger zeigt diese Initiative einen skalierbaren Ansatz für eine intelligentere Ressourcenrückgewinnung, der das Potenzial hat, das Abfallmanagement in Logistikzentren weltweit zu revolutionieren.

Vom Abfall zum Wert
Umwandlung von Textilabfällen in biologisch abbaubare Polymere

Die weltweite Textilindustrie ist für mehr CO2-Emissionen verantwortlich als die Flug- und Schifffahrtsindustrie zusammen. Die Recyclingquote der enthaltenen Rohstoffe beträgt in einem Land der ersten Welt wie der Schweiz etwa 1%. In Anbetracht der Tatsache, dass sich dieser Textilabfallberg bis 2030 aufgrund des Konsumverhaltens verdoppeln wird. In Anbetracht der gesetzlichen Änderungen innerhalb der EU gibt es eine riesige Lücke, die es zu schließen gilt. Die linearen Geschäftsmodelle der Textilindustrie müssen in zirkuläre Ökosysteme umgewandelt werden. Luuup entwickelt die Technologie, um die angelieferten Textilien angemessen zu sortieren, diese Textilien mechanisch zu verarbeiten und sie wieder in den textilen Wertstrom zu integrieren. Darüber hinaus entwickelt Luuup die Chemie, um die Überreste dieser mechanischen Recyclingprozesse zu einem biologisch abbaubaren Polymer zu verarbeiten, das ölbasierte Kunststoffteile ersetzen soll. Insgesamt werden wir eine hochmoderne Recyclinganlage errichten, die modernste Technologien zu einem praktikablen System kombiniert, um 5000 Tonnen Schweizer Textilabfälle wieder in die Schweizer Produktionssysteme zu integrieren. Diese Maßnahmen werden eine CO2-Reduzierung von etwa 125.000 t CO2 bewirken, mit anderen Worten – den CO2-Abdruck von 25.000 Schweizer Bürgern pro Jahr.

Ziele des Projekts:

• Onboarding weiterer Projektpartner
• Entwicklung eines Projektplans für die Entwicklung eines Demonstrators (Materialflussanalyse, Kartierung der technischen Anforderungen des Zielmaterials und der Zielanwendung, Lebenszyklus-Analyse

Generierung von Anwendungen für Grensols Recycled Carbon

Grensol revolutioniert die Abfallwirtschaft durch die Wiederverwendung von Rückständen aus dem Gebrauchtwagenrecycling, die traditionell auf Mülldeponien oder in Verbrennungsanlagen landen, was zu Umweltverschmutzung und Ressourcenverschwendung führt. In einem innovativen zweistufigen Verfahren trennt Grensol zunächst wertvolle Metalle und Mineralien für die Wiederverwendung ab und wendet dann seine proprietäre Photolyse-Technologie an, um die verbleibenden Kohlenwasserstoffe in Synthesegas und Ruß umzuwandeln. Dieser nachhaltige Ansatz gewinnt nicht nur hochwertige Rohstoffe zurück, sondern entspricht auch den Grundsätzen der Kreislaufwirtschaft, indem er die Umweltbelastung reduziert und gleichzeitig wirtschaftliches Potenzial freisetzt. Wir erforschen auch Möglichkeiten, diese Technologie auf die Verarbeitung von Elektronikschrott und Abbruchkunststoffen auszuweiten.

Eine zentrale Herausforderung für Grensol besteht darin, kommerzielle Anwendungen für den aus dem Photolyseprozess gewonnenen Ruß zu finden, da der Markt strenge Qualitätsstandards vorschreibt. Um dieses Problem zu lösen, testen wir den Ruß als Zusatzstoff in 3D-Druckpolymeren, was ein direktes Feedback zu den Produktspezifikationen ermöglicht und eine Verfeinerung zur Erfüllung der Industrieanforderungen erlaubt. Dies dient als Einstieg in die Kommerzialisierung des Materials in kleinen Anwendungen und hat das Potenzial, für eine breitere Verwendung im Spritzguss und anderen großvolumigen Fertigungsprozessen ausgebaut zu werden.

Überdenken Sie die Kugelschreibermine

Kugelschreiberminen sind ein grundlegendes Element eines jeden Schreibgeräts. Sie sorgen für die Tintenabgabe und vermitteln dem Benutzer ein besonderes haptisches Gefühl.

Da es sich um ein Teil aus mehreren Materialien (Kunststoff und Metall) handelt, sind Nachfüllpackungen ein Hindernis auf dem Weg zu einem nachhaltigen Umgang mit dem Ende der Lebensdauer von Kugelschreibern.

Obwohl es sich um ein relativ leichtes Teil handelt, besteht es aus etwa 70 Tonnen Kunststoff pro Jahr. Um ein vollständig recycelbares Teil zu erhalten, muss die Mine komplett neu gestaltet werden. Um die bekannte Kugelschreiberstruktur und das Gefühl des Benutzers zu erhalten, muss die Mine aus einem einzigen Material hergestellt werden. Ein recycelbarer und/oder biologisch abbaubarer Kunststoff soll die frei drehbare «Kugel» selbst und die so genannte «Fassung», die die Kugel in Position hält, ersetzen. Diese beiden Elemente werden heutzutage aus Stahl hergestellt.

Die Realisierung einer Kugelschreibermine, die vollständig aus Kunststoff besteht, würde es dem Endverbraucher ermöglichen, Millionen von Kugelschreibern (Rahmen + Mine) pro Jahr dem Recyclingprozess oder der Kompostierung zuzuführen.

Die Herausforderung besteht also darin, die Kugelschreibermine zu überdenken und die Metallteile durch ein funktionelles Teil aus Kunststoff zu ersetzen.

Neue Klasse von polymeren Beschichtungslösungen für CO₂-Abscheidung, -Transport und -Speicherung

Die Kohlenstoffabscheidung, -nutzung und -speicherung (CCUS) expandiert aufgrund von Klimazielen und Investitionsmöglichkeiten. Der Transport von superkritischem CO₂ (s-CO₂) über Pipelines oder Behälter ist die effizienteste Methode, aber die Korrosion von Kohlenstoffstahl durch Verunreinigungen (SOx, NOx, H2S, O2) stellt eine große Herausforderung dar. Bestehende polymere Beschichtungen sind nicht resistent gegen den direkten Kontakt mit s-CO₂, was ihre Integrität beeinträchtigt. Azra Advanced Materials hat sich zum Ziel gesetzt, eine neue Klasse von Beschichtungen zu entwickeln, die einer langfristigen Einwirkung von s-CO₂ standhalten und so den sicheren und skalierbaren Einsatz von CCUS-Lösungen ermöglichen und gleichzeitig die Kohlenstoffzertifizierung unterstützen.

Entwicklung eines Verfahrens zur Synthese von Polyestern

Geomag und Federlegno sehen in der Entwicklung eines auf Tanninen basierenden Geschäfts in der Schweiz eine einzigartige Chance. Tannine, eine Klasse von polyphenolischen Verbindungen, die in verschiedenen Pflanzen vorkommen, werden bereits bei der Herstellung von Holzklebstoffen verwendet und bieten eine natürliche und nachhaltige Alternative zu synthetischen Klebstoffen. Doch über diese spezifischen Anwendungen hinaus zeigen Tannine ein erhebliches Potenzial als Monomere und Copolymere für biobasierte Polymere.

Geomag interessiert sich besonders für Polymere auf Tanninbasis, da sie das Potenzial haben, nachhaltiges Kunststoffspielzeug zu schaffen und den pädagogischen Wert unserer Produkte zu erhöhen. Das Innobooster-Projekt stellt einen Ausgangspunkt für die nächste Generation von Geomag World Magnetspielzeug dar.

Federlegno Ticino unterstützt diese Herausforderung mit dem Ziel, neue kreislauforientierte Unternehmen zu fördern, die eine Schweizer Wertschöpfungskette nutzen.

Die Herausforderung, der wir uns stellen, ist die Entwicklung eines Syntheseverfahrens für Polyester, das die Unsicherheiten im Zusammenhang mit den Polymerisationskosten von Tanninen überwindet und gute mechanische Eigenschaften und Verarbeitbarkeit gewährleistet. Gezielte Forschung ist erforderlich, um den chemischen Weg zur Gewinnung von Tannin-Polymeren zu vertretbaren Kosten bei gleichzeitiger Beibehaltung einer hohen mechanischen Leistung und Verarbeitbarkeit zu ermitteln.

Ersatz von Polystyrol-Dämmplatten durch schadstofffreie und recycelbare Verbundstoffe

Polystyrol-Dämmstoffe sind seit langem wegen ihrer Erschwinglichkeit und ihrer Dämmeigenschaften beliebt, aber ihre Nachteile für Umwelt und Gesundheit sind unbestreitbar. Da es aus petrochemischen Stoffen hergestellt wird, verursacht seine Produktion hohe CO₂-Emissionen, und nach seiner Verwendung verbleibt es jahrhundertelang auf Mülldeponien, wobei Recycling selten eine praktikable Option ist. Schlimmer noch, große Mengen von Polystyrolabfällen landen in den Ozeanen und zerfallen dort in schädliches Mikroplastik, das die Ökosysteme bedroht und in unsere Nahrungskette gelangt. Außerdem stellen giftige Flammschutzmittel und gefährliche Dämpfe, die bei der Verbrennung freigesetzt werden, ein ernsthaftes Gesundheitsrisiko dar. Angesichts zunehmender Vorschriften und steigender Entsorgungskosten braucht die Bauindustrie dringend eine nachhaltige Alternative.

Hier kommt die auf Myzel basierende Isolierung ins Spiel – ein Wendepunkt bei den umweltfreundlichen Baumaterialien. Mycelium bindet auf natürliche Weise Lignozellulosefasern aus land- und forstwirtschaftlichen Abfällen und schafft so eine vollständig biologisch abbaubare, leistungsstarke Alternative zu Polystyrol. Es bietet eine hervorragende Isolierung, ist feuchtigkeitsregulierend und von Natur aus feuerbeständig – und das ohne giftige Zusatzstoffe. Noch besser ist, dass es am Ende seiner Lebensdauer kompostiert werden oder nachwachsen kann, was perfekt mit den Prinzipien der Kreislaufwirtschaft übereinstimmt.

Die Herausforderung ist nun die Skalierung. Um mit traditionellen Materialien konkurrieren zu können, müssen die Produktionsprozesse effizienter und kostengünstiger werden und gleichzeitig die Konsistenz auf industrieller Ebene sicherstellen. Wenn diese Hürden überwunden werden, kann die auf Myzel basierende Dämmung das nachhaltige Bauen revolutionieren und eine Zukunft bieten, in der die Dämmung nicht nur leistungsstark, sondern auch wirklich regenerativ ist.

Null-Abfall-Krankenhäuser

Herausforderung: Millionen von medizinischen Einweggeräten tragen zu 5,9 Millionen Tonnen medizinischer Abfälle pro Jahr bei und verschärfen den Klimawandel und die Kosten im Gesundheitswesen. Etwa 85% dieser Abfälle sind ungefährlich, wie Hausmüll, während die restlichen 15% gefährliche infektiöse, chemische oder radioaktive Materialien enthalten.

Auswirkungen auf die Umwelt: Die unsachgemäße Entsorgung von unbehandelten Abfällen aus dem Gesundheitswesen auf Mülldeponien kann Trinkwasser, Oberflächen- und Grundwasser verunreinigen.
Die Verbrennung ist zwar üblich, kann aber bei unsachgemäßem Vorgehen Schadstoffe und giftige Asche freisetzen.
Die Verbrennung führt zur Erschöpfung der Ressourcen, daher sollten wir die Kreislaufwirtschaft in den Krankenhäusern so weit wie möglich fördern.

Lösung: In einem ersten Schritt führen wir Lösungen der Kreislaufwirtschaft wie Redesign, Recyceln, Umverteilen, Wiederverwenden, Reparieren für die 20 % der Einwegkunststoffprodukte durch, die 80 % der Krankenhausabfälle ausmachen. Wir werden aus ausgewählten Kunststoffabfällen wertvollere oder gleichwertige Produkte herstellen, die für Unternehmen attraktiver sind, und die Ökobilanz zur Auswahl des besten Kreislaufwirtschaftsmodells nutzen.

Natürliche flammhemmende Zusatzstoffe für Verbundwerkstoffe

Die Schweizer CMT AG ist ein bekannter Entwickler von nachhaltigen Leichtbaumaterialien (Verbundwerkstoffen) und Verfahren.

In diesem Projekt konzentrieren wir uns auf die Entwicklung von flammhemmenden Additiven auf natürlicher Basis für unsere Kunden in der Sandwichplatten- und Teilefertigung. Unsere Produktidee basiert auf Reststoffen aus der europäischen Reis- und Holzindustrie, wobei wir Reis-Husk- und Tannin-Extrakte in ein geeignetes Additiv umwandeln, das mit modernen Harzsystemen gemischt werden soll.

Erste unabhängige, nicht-wissenschaftliche Laborversuche zeigten ein vielversprechendes Verhalten, insbesondere in der Kombination mit unserem biobasierten SolidResin-System.

Da wir eine große Bandbreite an Kompetenzen benötigen, von der Compoundierung über die Charakterisierung von Verbundwerkstoffen bis hin zu Brandversuchen, sind wir zuversichtlich, diese Herausforderung gemeinsam mit Spezialisten zu meistern.

Projekte, Aufruf 6

100% biobasierte und biologisch abbaubare leichte Sandwichstrukturen

Sandwichstrukturen erzielen sehr gute mechanische Eigenschaften bei vergleichsweise geringem Gewicht. Dies kommt der Ökobilanz des Bauteils in der Nutzungsphase zugute. Wenn biobasierte Materialien verwendet werden, wirkt sich dies auch positiv auf die CO2-Bilanz des Bauteils bei der Herstellung aus. Sandwichbauteile sind jedoch eine Herausforderung für den Recyclingprozess, da die mechanischen Eigenschaften durch die dauerhafte Verbindung von Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften erreicht werden. Ziel ist es daher, vielversprechende Materialkombinationen zu untersuchen und gegebenenfalls bestehende Materialien so weiterzuentwickeln, dass ein einfaches Materialrecycling sowie eine thermische Verwertung und biologische Abbaubarkeit im Sandwichbau möglich sind. Vielversprechende Anwendungen sollen auch auf der Grundlage einer Charakterisierung solcher Komponenten identifiziert werden.

Extraktion und Nutzung von Biopolymeren aus Makroalgen

Open Climate Solutions möchte die Verwendung von Biopolymeren, die aus bestimmten Makroalgen gewonnen werden, in einer Reihe von Kunststoffanwendungen fördern. Makroalgen aus Meeres- und Süßwasserökosystemen, wie z.B. Seegras und Steinkraut, können eine nachhaltige Ressource sein, wenn sie aus umweltbewussten Betrieben stammen. Neben der Verbesserung der Wasserqualität und der Förderung der Artenvielfalt schließen diese Biomassequellen Nährstoffkreisläufe und tragen so zu einer Kreislaufwirtschaft bei, indem sie Abfälle effektiv in wertvolle Güter umwandeln.

Darüber hinaus bietet die Möglichkeit, aus demselben Kilogramm Biomasse eine Vielzahl von Nebenprodukten zu erzeugen, indem der Input in mehrere Ströme aufgeteilt und kaskadiert wird, eine große Chance für eine hocheffiziente Ressourcennutzung. In Anbetracht der Tatsache, dass Makroalgen bereits in einer Vielzahl von Anwendungen wie Lebensmitteln, Nahrungsergänzungsmitteln, Pharmazeutika und in der Landwirtschaft eingesetzt werden und regelmäßig neue Verwendungszwecke entstehen, folgt daraus, dass gezielte Anstrengungen zur Verarbeitung bestimmter Makroalgen, die aus nachhaltigen Quellen gewonnen werden, zweifellos clevere, umweltfreundliche Verwendungszwecke ergeben werden.

Ziel der Herausforderung ist die Erforschung von Bioverarbeitungsmethoden, um aus dieser Mikroalgen-Biomasse hochwertige Biopolymere für eine nachhaltige Biokunststoffproduktion zu gewinnen und gleichzeitig die Kompatibilität mit der Koproduktion sicherzustellen. Dies birgt großes Potenzial für verschiedene Anwendungen. Darüber hinaus wird die Herausforderung darin bestehen, nachgelagerte Prozesse zu identifizieren und zu testen, die diese Komponenten effektiv nutzen können.

Open Climate Solutions kann verschiedene Makroalgen aus nachhaltiger Produktion anbieten und würde die Gelegenheit begrüßen, mit Forschungspartnern zusammenzuarbeiten, die über Fachwissen in verschiedenen Verarbeitungsmethoden verfügen, um an der Lösung dieser Herausforderungen zu arbeiten.

Wiederaufbereitung: Recycling von Materialien aus deponierten Kunststoffen

Ausgangssituation: Bis zum Jahr 2050 wird die Masse der Kunststoffe auf den Deponien und in der Natur weltweit auf 12.000 Tonnen geschätzt. Diese Kunststoffe werden dem Stoffkreislauf entzogen und verlieren an Wert und Qualität, wenn sie über einen längeren Zeitraum deponiert werden. Um die Sanierung von Mülldeponien wirtschaftlicher zu machen, wird ein neuer Anwendungsbereich für kontaminierte Materialien als Alternative zur Verbrennung benötigt. Die Deponie Tännlimoos wird von JURA betrieben und die kontaminierten Fraktionen werden derzeit saniert. Bei der Sanierung der Deponie werden jedes Jahr 7000 Tonnen brennbares Material aussortiert und anschließend in einer Müllverbrennungsanlage verbrannt. Ein Teil dieses brennbaren Materials besteht aus Kunststoffen, hauptsächlich aus der Bauindustrie. Diese Kunststoffe verursachen hohe Kosten für JURA, da der Heizwert der Fraktion nicht ideal ist. Das liegt zum Teil an der mineralischen Verunreinigung, aber auch an dem hohen Anteil an Flammschutzmitteln. In diesem Projekt will JURA herausfinden, ob diese Kunststoffe recycelt werden können.

Inhalt des Projekts: Das Ziel dieser Machbarkeitsstudie ist es, zu untersuchen, ob die Herstellung von hochwertigen Recyclingmaterialien aus Deponiekunststoffen machbar und rentabel ist. In diesem Projekt sollen Kunststoffe aus den kontaminierten Flächen der Deponie Tännlimoos so aufbereitet werden, dass sie technologisch wiederverwendet werden können.

PHAs in Aktion: Polyhydroxyalkanoate auf dem Prüfstand

Ems-Chemie ist bestrebt, sein grünes Portfolio zu erweitern. Die EMS-Produktionsstätte ist zwar CO₂-neutral, aber der Großteil der Polymere stammt aus erdölbasierten, nicht erneuerbaren Quellen. EMS versucht, dies über mehrere verschiedene Produktsegmente hinweg zu korrigieren:

1. Ersetzen der derzeitigen ölbasierten Co-Polyester durchCO₂-neutrale Alternativen (Zielsegmente: Pulver, Spritzguss sowie Folien und Bahnen)
2. Compoundierung von Standardprodukten mit einem gewissen Maß an kompatiblen biobasierten/CO₂-neutralen Alternativen, um den gesamten CO2-Fußabdruck zu verringern (Segmente: Spritzguss, Folien und Bahnen)
3. Nutzung alternativer biobasierter oderCO₂-abgeleiteter Monomere (z. B. biobasiertes Polycaprolactam – Zielmaterialsegmente: Automobil, Klebstoffe)
4. Ersatz von Standard-Kohlenstofffasern durch recycelte Kohlenstofffasern für metallersetzende Anwendungen (z.B. Grivory HT Materialien 50% CF –> 50% r-CF)

EMS verfügt über die nötige Infrastruktur, um diesen wichtigen Schritt zu tun. Allerdings ist die Umsetzung solcher Initiativen problematisch, insbesondere im Hinblick auf die Konsistenz der Produktqualität. EMS braucht fachkundige Partner, um Lösungen für diese Probleme zu entwickeln und ihre Leistung zu bewerten. Mit diesen Partnerschaften kann EMS seine bereits etabliertenCO₂-neutralen/negativen Produktionsprozesse mit innovativenCO₂-negativen/neutralen Rohstoffen für eine leistungsstarke umweltbewusste Produktpalette nutzen.

Entwicklung einer wasser- und fettbeständigen Barrierebeschichtung aus Holz

Bloom Biorenewables hat die Aldehyd-unterstützte Fraktionierung (AAF) entwickelt und skaliert, die eine effiziente Extraktion und Isolierung von Lignin aus lignozellulosehaltiger Biomasse ermöglicht. Das isolierte Lignin weist eine nahezu native Struktur auf, d.h. es wird während des Extraktionsprozesses nicht kondensiert, wodurch es ähnliche Eigenschaften wie Lignin in der Natur aufweist. Inspiriert von diesen Lignineigenschaften entwickeln wir eine biobasierte Lösung für die Verpackungsindustrie, die sich an den natürlichen Schutzmechanismen der Natur orientiert.

Projekte, Aufruf 5

Grensol Group – Recycling von Automobilkunststoffen, ohne Emissionen

Grensol entwickelt eine neuartige Lösung für das Recycling von gemischten Kunststoffabfällen, die beim Recycling von Altautos und Haushaltsgeräten anfallen. Unser zum Patent angemeldetes photonisches Verfahren «zerlegt» Kunststoffabfälle in ihre Grundbausteine: Kohlenstoff und Wasserstoff. Diese können dann als Ausgangsmaterial für die Herstellung neuer Kunststoffe wiederverwendet werden. Diese Methode erweist sich als besonders wertvoll, wenn es sich um Input-Kunststoffabfälle handelt, die aus gemischten Polymertypen bestehen oder mit Verunreinigungen belastet sind. Damit ermöglichen wir eine Kreislaufwirtschaft für schwer zu recycelnde Kunststoffe. Wir haben den Erfolg dieses Ansatzes im Labormassstab demonstriert und wollen ihn nun für die industrielle Nutzung ausbauen.

Antefil – Umspritzen von Glas-/Halbkristall-Hybridfasereinlagen

Antefil Composite Tech stellt Hybridfaser-Rovings und -Garne her, die aus Glasfilamenten bestehen, die einzeln mit einem thermoplastischen Matrixmaterial beschichtet sind. Diese Beschichtung wird in-line mit dem Schmelzspinnen der Glasfasern aufgetragen, wodurch eine vollständige Oberflächenabdeckung und eine homogene Verteilung des Polymers auf jeder Faser gewährleistet wird. Antefil beabsichtigt, die Verwendung solcher Rovings als Einsätze für das Spritzgießen zu prüfen. Eine frühere Studie hat vielversprechende Ergebnisse für PMMA erbracht, auch wenn die Fasern ohne Vorwärmung eingelegt wurden. Eine weitere Herausforderung besteht darin, eine hohe Oberflächenqualität zu erreichen. Die vorgeschlagene Herausforderung besteht darin, dieses Verfahren auf teilkristalline Polymere anzuwenden und eine hohe Oberflächenqualität in einem schnellen und energieeffizienten Prozess zu erzielen.

Treeless Pack mit 2 individuellen Herausforderungen

Treeless Pack hat es sich zur Aufgabe gemacht, die Nachhaltigkeit in der Materialproduktion neu zu definieren und konzentriert sich dabei auf Nanozellulose auf der Basis von Mikroorganismen als grüne Alternative zu Produkten auf fossiler Basis. Durch den Einsatz von automatisierter Technologie, organischen Abfällen und Mikroorganismen reduzieren wir die Kosten und die Umweltbelastung, indem wir herkömmliche, emissionsintensive Verfahren zur Herstellung von Nanocellulose vermeiden. Treeless Pack hat sich zum Ziel gesetzt, das Potenzial von Nanozellulose aufzudecken und ist ständig auf der Suche nach innovativen Anwendungsmöglichkeiten für sein rundes Material.

Herausforderung – «Dichtungsmasse»

Im Rahmen dieser Aufforderung wollen wir eine Anwendung für Silikondichtstoffe entwickeln, bei der das Biomaterial als Ersatz für herkömmliche Füllstoffe auf fossiler Basis, wie z. B. Siliziumdioxid, eingesetzt werden kann und der endgültigen Zusammensetzung zusätzliche Vorteile in Bezug auf Mechanik und Verarbeitung verleiht. In Zusammenarbeit mit einem führenden Unternehmen in der Entwicklung von Dichtstoffen für Baumaterialien suchen wir Forschungspartner, die auf Klebstoffe und Polymermodifikation und -charakterisierung spezialisiert sind.

Herausforderung – «Beschichtung»

In Vorstudien haben wir gezeigt, dass unsere Nanocellulose zur Bildung einer dichten Schicht aus winzigen Fasern verwendet werden kann, die als Beschichtung dienen kann. Hier suchen wir einen Forschungspartner, der eine Methode zur Abscheidung einer Beschichtung auf einem Substrat entwickeln und deren Funktionalität bewerten möchte. Darüber hinaus suchen wir nach Industriepartnern, für die eine biobasierte Nanocellulose-Beschichtung in ihrer Anwendung wünschenswert wäre.

V Carbon/Connova – rCF Honeycomb

Die Idee dieses Projekts ist es, ein neues Marktsegment für recycelte Kohlenstofffasern (rCF) im Raumfahrtsektor zu eröffnen, indem eine einzigartige Eigenschaft genutzt wird: Man geht davon aus, dass das rCF-Material eine gleichmäßige thermische Ausdehnungsrate in x/y/z-Richtung besitzt, im Gegensatz zu unbehandeltem kontinuierlichem UD-Laminat. Das Material könnte in Verbundwerkstoffkomponenten verwendet werden, bei denen die Wärmeausdehnung streng kontrolliert werden muss, wie z. B. in der Raumfahrt, insbesondere in wabenförmigen Sandwichpaneelen für Satelliten-Solaranlagen. Außerdem wäre dies der erste Ansatz zur Einführung von recyceltem Verbundmaterial in der Raumfahrtindustrie.

Projekte, Aufruf 4

Qualitätstransparenz bei Ballenware: UpCircle’s innovativer analytischer Ansatz

Das ETH-Startup-Projekt UpCircle geht in enger Zusammenarbeit mit Branchenführern wie der InnoPlastics AG die Herausforderungen der Recyclingindustrie mit innovativen Lösungen an. Sie haben festgestellt, dass es häufig falsche Vorstellungen über die Qualität von Recyclingmaterialien gibt, was zu Preisdiskussionen und CO2-intensiven Prozessen führen kann. Mit bereits gesammelten Erfahrungen im Bereich von LDPE und HDPE, UpCircle zielt darauf ab, die Beziehung zwischen dem äußeren Erscheinungsbild und dem Inhalt von Ballen mithilfe moderner Technologien zu entschlüsseln. Ihr Ziel: Eine nachhaltigere und effizientere Recycling-Lieferkette durch verbesserte Qualitätsanalysen und erhöhte Prozesstransparenz. Möchten Sie an dieser Revolution teilhaben?

Interessenten sind herzlich eingeladen, sich mit uns in Verbindung zu setzen!

Natürliche, ölbasierte Beschichtungen aus ressourcenschonend angebauten Pflanzen wie Hanf als Ersatz für chemische DWR-Ausrüstungen (Durable Waterproof Repellent).

Herkömmliche dauerhafte Hydrophobierungsmittel auf PFC-Basis stellen aufgrund ihrer Langlebigkeit und ihrer potenziellen Schädlichkeit für Ökosysteme und die menschliche Gesundheit eine Gefahr für die Umwelt dar. Obwohl PFC-freie DWRs als Lösung eingeführt wurden, sind viele von ihnen noch immer auf synthetische Chemikalien angewiesen und stellen ein Problem für das Textilrecycling dar, wodurch sie zur Kunststoffverschmutzung beitragen. Das wachsende Bewusstsein der Verbraucher und die Nachfrage nach umweltfreundlichen Produkten treiben den Bedarf und die Akzeptanz von biobasierten DWRs voran.

Diese Herausforderung konzentriert sich auf die Entwicklung und Einführung von pflanzlichen Alternativen zu PFC-freien DWRs in der Outdoor-Industrie. Das Hauptziel ist es, die mit der Produktion von Outdoor-Bekleidung verbundene Plastikverschmutzung zu reduzieren, indem die Recyclingfähigkeit von DWR-behandelter Outdoor-Bekleidung durch die Verwendung von alternativen wasserabweisenden Ausrüstungen auf Biobasis verbessert wird. Die biologische Abbaubarkeit von DWR-Lösungen auf Pflanzenbasis kann auch dafür sorgen, dass sie in der Umwelt schneller abgebaut werden, wodurch die Persistenz von Materialien im Freien verringert und die Verschmutzung durch Kunststoffe reduziert wird.

Zu den Zielen dieser Herausforderung gehören die Identifizierung von nachhaltig und vorzugsweise lokal angebauten Pflanzen auf Ölbasis für wasserabweisende Eigenschaften, die Entwicklung von DWR-Technologien auf der Grundlage der identifizierten Pflanzen, die Definition von Leistungs- und Verbraucheranforderungen für biobasierte DWR, Leistungstests, die Bewertung der biologischen Abbaubarkeit und die Förderung der branchenweiten Einführung.

Für diese Challenge suchen wir die Zusammenarbeit mit Experten für (biobasierte) wasserabweisende Beschichtungen mit Einrichtungen zur Entwicklung neuer potenzieller alternativer Lösungen.

Vollständiges Recycling von duroplastischen Verbundwerkstoffen auf Epoxidbasis

Eine vollständige Composites-Recycling-Technologie ist erforderlich , um nicht nur die Fasern, sondern auch wertvolle chemische cBestandteile aus dem ausgehärteten Epoxidharz energieeffizient zurückzugewinnen.

Strengere Gesetze, z. B. die EU-Automobilrichtlinie, die Recyclingquoten von 95 % für das Auto vorschreibt, oder die Notwendigkeit, den CO2-Fußabdruck zu verringern, führen dazu, dass nicht nur die Fasern des Verbundstoffs, sondern auch das Polymer recycelt werden muss.

Leichte Verbundwerkstofflösungen sind daher mit einem sehr hohen Risiko behaftet, in Europa hergestellt zu werden. Ein bedeutender Teil unseres Geschäfts ist also risikobehaftet – der größte Teil der Harze, die für Verbundwerkstoffanwendungen verwendet werden, wird in unserem Werk in Monthey, Schweiz, hergestellt.

Verbundwerkstoffe auf Epoxidbasis sind auf Langlebigkeit ausgelegt und weisen eine hohe thermische und chemische Beständigkeit auf (insbesondere die strukturellen Verbundwerkstoffteile für Flugzeuge wie Flügel, Turbinenschaufeln, Rumpf usw.), die daher schwer zu recyceln sind. Bisher gibt es noch keine wirksame Recyclinglösung, die sich als wirtschaftlich rentabel erwiesen hat und in größerem Maßstab oder industriell eingesetzt werden kann.

Nachhaltige Kaffeeautomaten der nächsten Generation

Thermoplan produziert marktführende Kaffeeautomaten für Firmenkunden. Das enorme Arbeitsaufkommen stellt hohe Anforderungen an die Konstruktion, Materialisierung und den Bau der Maschinen. Die nächste Generation sollte nachhaltiger sein, ohne Kompromisse bei der Nutzung eingehen zu müssen. Um dies zu erreichen, müssen völlig neue Konzepte für den Einsatz von Materialien, Konstruktionsmethoden und die Montage der Maschinen entwickelt werden. Ziel ist es, die CO2-Bilanz deutlich zu verbessern. Den Anfang soll eine Tür machen, die hauptsächlich aus recyceltem Kunststoff bestehen muss, wobei völlig neue und bahnbrechende Konzepte gesucht werden und ein klarer Nutzen in Bezug auf die Umweltauswirkungen nachgewiesen werden muss.

upPak-Konsortium

Wir sind upPak. Ein in der Schweiz ansässiges Konsortium, das ein gemeinsames Ziel verfolgt: die Entwicklung und Umsetzung von Verpackungslösungen für Lebensmittel auf Chitosanbasis.

Durch das Upcycling bestehender Nebenprodukte aus der Meeresfrüchte verarbeitenden Industrie sind wir in der Lage, wertvolle Rohstoffe von der Mülldeponie fernzuhalten und sie wieder in das Lebensmittelsystem zu integrieren. Die Entwicklung von Alternativen zu PE-Beschichtungen dient dem Umweltschutz, indem wir unsere Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen verringern und Mikroplastik aus unseren Lieferketten verbannen.

Als reichlich vorhandene natürliche Ressource, die nur von Zellulose übertroffen wird, sind Chitosan-Biopolymere vollständig biologisch abbaubar und können ein nahtloses Recycling von Papier ermöglichen, ohne dass Verpackung und Beschichtung getrennt werden müssen.

Das Kernprinzip unserer Strategie besteht darin, wichtige Partner entlang der Wertschöpfungskette zusammenzubringen. Durch die Bereitstellung eines abgestimmten Ökosystems, das von gemeinsamen Innovationen und neuen Geschäftsmöglichkeiten profitiert, wollen wir ein wirklich inspirierendes Produkt schaffen, das bis 2026 auf dem Markt erhältlich sein wird.

Testimonials und Erfolgsgeschichten

Sulzer / Mammut – Schmelzspinnen von nachhaltigen Fasern für Gurte und Bänder in Outdoor-Anwendungen

Zeit, einen Meilenstein auf dem Weg zu einer nachhaltigeren Textilindustrie zu beleuchten, der durch die Zusammenarbeit von Sulzer, Mammut und der FHNW erreicht wird. Im Mittelpunkt des Projekts steht die Entwicklung verantwortungsbewussterer Lösungen auf der Grundlage biobasierter Materialien, um ein kritisches Problem anzugehen – die weit verbreitete Verwendung von Materialien auf Erdölbasis, die weder umweltfreundlich noch recycelbar sind.

Sulzer, ein Anbieter von lizenzierten Technologien zur thermischen Trennung und Polymerisation von biobasierten Polyestern wie Polymilchsäure (PLA), und die Schweizer Outdoor-Marke Mammut als Endverbraucher haben sich mit der FHNW zusammengetan, um eine transformative Lösung zu entwickeln. Das Projekt verfolgt einen ganzheitlichen Ansatz, der mit dem Design Thinking beginnt, die Anforderungen der Endnutzer an ressourcenschonende Ein-Material-Lösungen berücksichtigt und sich bis zum Spinnverfahren und zu fortschrittlichen Polymerformulierungen zurückentwickelt.

Das Engagement von Mammut für die UN Fashion Industry Charter for Climate Action unterstreicht die klimabewusste Ausrichtung des Projekts. Sie sind entschlossen, die Treibhausgasemissionen innerhalb des nächsten Jahrzehnts zu halbieren und bis 2050 Netto-Null-Emissionen zu erreichen. Das Projekt steht im Einklang mit dem Bestreben von Mammut, die Kohlenstoffemissionen in der gesamten Wertschöpfungskette zu reduzieren und den Übergang zu erneuerbaren Energiequellen zu fördern.

Die Neuartigkeit dieses Projekts liegt in seinem umfassenden Ansatz, der die Anforderungen der Endnutzer, die Verarbeitung, die Polymerformulierung und die Skalierung abdeckt. Auf Initiative von Sulzer und der FHNW hat sich Mammut dem Team angeschlossen und damit die Schlagkraft und das Erfolgspotenzial des Projekts erhöht.

Das Projekt sieht vor, fossile Polymere, die derzeit in der Schweiz und in der Europäischen Union verbraucht werden, durch biobasierte Materialien zu ersetzen. Der spezifische Zielmarkt bleibt zwar unbestimmt, aber das Ziel, die CO2-Emissionen und den Verbrauch fossiler Produkte zu verringern, ist klar.

Diese Initiative bringt vielversprechende Vorteile mit sich, da sie darauf abzielt, CO2-Emissionen, fossile Abfälle und die Abhängigkeit von erdölbasierten Materialien zu verringern. Sie bietet das Potenzial, große Mengen erdölbasierter Textilien durch nachhaltigere biobasierte Alternativen zu ersetzen. Zu den Hindernissen und Risiken gehören Kostenerwägungen, Marktakzeptanz, Qualitätssicherung, Skalierung der Produktion und Sicherung einer zuverlässigen Lieferkette.

Die Details des Projekts sind zwar klar, doch ist eine umfassende Ökobilanz erforderlich, um die gesamten Umweltauswirkungen des Projekts zu bewerten, einschließlich der Beschaffung von Rohstoffen, der Produktion, der Nutzung und der Abfallbehandlung. Das Projekt ebnet den Weg für eine nachhaltigere Textilindustrie und steht im Einklang mit dem weltweiten Trend zu umweltbewussteren Praktiken.

Sophie Renot, Mammut

Noriware – Die Neudefinition nachhaltiger Verpackungen

Noriware, ein 2022 gegründetes Schweizer Start-up-Unternehmen, hat sich zu einem Hoffnungsträger im Kampf gegen die Plastikverschmutzung entwickelt. Ausgestattet mit einer bahnbrechenden Technologie, die in Zusammenarbeit mit der ETH Zürich und der FHNW entwickelt wurde, ist Noriware angetreten, die Verpackungsindustrie zu revolutionieren. Ihr Ziel? Suche nach einer langfristigen und nachhaltigen Lösung für das globale Plastikproblem. Die Waffe ihrer Wahl? Verpackungsmaterialien auf Algenbasis, die zu 100 % zu Hause kompostiert werden können, und zwar in einem noch nie dagewesenen Zeitrahmen. Die Reise von Noriware begann mit einer zufälligen Begegnung in Mexiko, wo die HSG-Studentin Jessica Farda eine Fülle von Algen am Strand bemerkte. Diese einfache Beobachtung brachte sie auf eine Idee. Könnten Algen die Antwort auf unser Plastikproblem sein? Jessica kehrte zu ihrem Studium zurück und vertiefte sich in die Forschung über das Potenzial von Algen als nachhaltige Ressource für Biokunststoffe. In der bescheidenen Umgebung ihrer Küche führte sie Experimente durch, die zu einem möglichen Durchbruch bei der Suche nach umweltfreundlichen Verpackungen führen sollten. Seit September 2021 arbeitet sie mit dem Departement für Materialwissenschaften der ETH Zürich zusammen und bringt damit wichtiges Know-how in den Materialwissenschaften ein. Im Mai 2022 nahm Jessicas Weg eine entscheidende Wendung, als sie ihren Mitgründer Stefan Grieder kennenlernte. Daraus ergab sich eine Zusammenarbeit mit dem Institut für Kunststofftechnologie und -technik der FHNW dank des Innovationsförderpreises «Kunststoffe für Null Emissionen», die wichtiges Know-how in der Polymerchemie und -technik einbrachte. Im September 2022 wurde die Noriware AG offiziell im Aargau gegründet und mit massgeblicher Unterstützung des Aargauischen Forschungsfonds die Zusammenarbeit mit der Fachhochschule fortgesetzt. Im Mai 2023 gelang es den Start-up-Gründern, eine Pre-Seed-Finanzierungsrunde von über 1 Million Franken abzuschliessen, um die eigene Laborinfrastruktur in Lupfig, Aargau, auszubauen und grössere Pilotprojekte mit Industriepartnern zu lancieren. Mit der Unterstützung von Professor Dr. Markus Grob und Prof. Dr. Christian Brauner ist Noriware auf dem besten Weg zu noch größerem Erfolg. Noriware wird sein Produktportfolio weiter ausbauen und zu einer nachhaltigen Zukunft beitragen. Das Unternehmen ist auf dem Weg, die Verpackungsindustrie neu zu definieren und ein Umdenken in den Unternehmen zum Wohle der Umwelt, der Menschen und der Wirtschaft anzuregen.

Ensinger Composites Schweiz GmbH – Selbstverstärkende biobasierte Polymere

Dieses zukunftsweisende Projekt hat sich zum Ziel gesetzt, Verbundwerkstoffe durch die Entwicklung selbstverstärkender biobasierter Polymere nachhaltiger zu machen. Der Ansatz, der diesem Bestreben zugrunde liegt, ist das Konzept der «selbstverstärkten Polymer-Verbundwerkstoffe» (SRPC) oder «All-Polymer»-Verbundwerkstoffe, bei denen eine Polymermatrix durch Fasern desselben Polymers verstärkt wird. Das Geniale an den SRPCs ist, dass sie eine verbesserte Faser-Matrix-Grenzflächenhaftung bieten und, was noch wichtiger ist, vollständig recycelbar sind, ohne dass eine mühsame Trennung von Faser und Matrix erforderlich ist.

Der thematische Schwerpunkt des Projekts liegt auf der Herstellung von biobasierten SRPCs, die eine neue Dimension des nachhaltigen Recyclings von Verbundstoffen darstellen. Die Möglichkeit, vollständig biologisch abbaubare Verbundwerkstoffe zu verwenden, verspricht eine Optimierung der Abfallentsorgung und bietet eine Recyclinglösung, die es bisher nicht gab. Der Grad der Innovation ist hier außergewöhnlich hoch.

Die Auswirkungen dieser Initiative reichen bis in das Herz der Verbundwerkstoffindustrie. Angesichts der steigenden Nachfrage nach Leichtbaukonstruktionen stellt die Verwendung herkömmlicher Verbundwerkstoffe wie Glas- und Kohlenstofffasern mit duroplastischen Matrizen eine große Herausforderung für das Recycling dar. Der Ansatz des Projekts öffnet die Tür für die Entwicklung von 100 % recycelbaren Materialien.

Darüber hinaus verlagert das sekundäre Ziel, nicht nur biologisch hergestellte, sondern auch biologisch abbaubare Materialien zu entwickeln, die Notwendigkeit des Recyclings auf die Kompostierung, was besonders für Komponenten wichtig ist, bei denen das traditionelle Recycling unpraktisch oder unwirtschaftlich ist.

Die für dieses Projekt bereitgestellten Mittel werden das Schmelzspinnen ausgewählter Polymere erleichtern und den Weg für kritische Spinnversuche, die Faserverarbeitung, die Charakterisierung und den Vergleich mit den vom Projektpartner Ensinger festgelegten Anforderungen ebnen. Dieser gemeinschaftliche Prozess wird es ermöglichen, die Auswahl der Polymere und die Prozessparameter weiter zu verfeinern, was letztendlich zur Herstellung von Fasern führen wird, die für die Verbundwerkstoffindustrie geeignet sind.

Das Projekt ist in Arbeitspakete gegliedert, die die Auswahl und Charakterisierung von Polymeren, das Schmelzspinnen von Fasern, Machbarkeitsprüfungen für selbstverstärkte Polymerplatten und die Entwicklung von Prozessrouten für die Textilherstellung umfassen. Der Abschluss von WP2 und WP3 ist von entscheidender Bedeutung, um das Potenzial von selbstverstärkten Polymeren für Verbundwerkstoffe zu demonstrieren.

Alles in allem ist dieses Projekt ein bahnbrechender Schritt in Richtung der Zukunft nachhaltiger, recycelbarer Verbundwerkstoffe und bringt innovative Lösungen in den Kern der Verbundwerkstoffindustrie.

Niccolo Pini, Ensinger Composites Schweiz GmbH

V Carbon – Recycelte Kohlenstofffasern für die Sportindustrie

In ihrem Streben nach Innovation ist die V Carbon GmbH eine Pionierin im Bereich der recycelten Carbonfaser (rCF) Vorprodukte. Ihr neuestes Projekt konzentriert sich auf die Etablierung eines Marktes für Produkte auf der Basis von rCF-Garnen, die für ihre Kosteneffizienz und ihre bemerkenswerte mechanische Leistung bekannt sind, was sie zu idealen Kandidaten für die Anwendung in tragenden Strukturen macht.

Im Mittelpunkt steht dabei das Ziel, röhrenförmige Strukturen mit Garn und einer duroplastischen Matrix zu wickeln, um ihre Eignung für tragende Anwendungen zu demonstrieren. Die technische Innovation, die für dieses Projekt entscheidend ist, besteht in der Entwicklung einer geeigneten Imprägnierungs- und Aufwickelmethode für Recyclinggarn, eine Aufgabe von immenser Bedeutung für die Welt der nachhaltigen Verbundwerkstoffe.

Das Projekt zielt darauf ab, die Machbarkeit der rCF-Garnaufwicklung mit duroplastischen Matrixsystemen zu demonstrieren. Dazu gehören die Festlegung optimaler Verarbeitungsparameter für das Aufwickeln und die Garnimprägnierung, die Bewertung der mechanischen Eigenschaften von gewickelten Rohrstrukturen und die Entwicklung einer Benchmark-Anwendung.

Die Benchmark-Anwendung, ein Hochleistungs-Rennradrahmen, wird als Beleg für die Fähigkeiten und Erfolge des Projekts dienen. Die Zusammenarbeit mit den renommierten deutschen Unternehmen SPIN Siebert & Schörner GbR und CG TEC Carbon und Glasfasertechnik GmbH unterstreicht das Engagement für Exzellenz und Praxisnähe durch Design Thinking Methoden.

Das Projekt der V Carbon GmbH verspricht nicht nur eine bahnbrechende Entwicklung im Bereich der rCF, sondern unterstreicht auch die Bedeutung nachhaltiger Innovationen und deren Auswirkung auf tragende Strukturen. Diese Initiative schafft die Voraussetzungen für Fortschritte, die das Potenzial haben, die Verbundwerkstoffindustrie zu revolutionieren, indem sie den Weg für kostengünstige, mechanisch robuste Produkte auf Basis von rCF-Garnen ebnen.

Leo Walker, V Carbon

Sika Technology AG – Carbon Green

In der sich ständig weiterentwickelnden Landschaft der nachhaltigen Materialien haben das SIKA und die Institute für Biomasse und Kunststofftechnik der FHNW eine bahnbrechende Zusammenarbeit begonnen. Ihre Mission: eine innovative Lösung durch den Ersatz von Ruß durch Biokohle in verschiedenen Bindemittellösungen von SIKA einzuführen.

Grundlage des Projekts ist eine kritische Bewertung aktueller Dichtstoffe, die mit recyceltem Ruß formuliert wurden und die nicht den gewünschten Standards entsprachen. Erfreulicherweise haben sich rohe Biokohlequalitäten als vielversprechende Alternativen erwiesen, sowohl was die Pigmentierung als auch die Verstärkung betrifft.

Die Innovation, um die es hier geht, hat zwei Aspekte. Erstens geht es um die Einführung von Biokohle, einem Material mit negativen Emissionen, das aus Abfall-Biomasseströmen stammt. Dies fördert nicht nur die Nachhaltigkeit, sondern etabliert auch ein Geschäftsmodell, das mit dem Ziel der Umweltverantwortung von SIKA übereinstimmt. Zweitens bietet die Zusammenarbeit zwischen dem SIKA und den Instituten für Biomasse und Kunststofftechnik einen ganzheitlichen Ansatz, um den gesamten Prozess von der Biokohleherstellung bis zum Endprodukt effizient zu gestalten und eine schnelle Prototypenentwicklung zu ermöglichen.

Die potenziellen Auswirkungen dieser Initiative sind immens. Durch den Ersatz von Ruß durch Biokohle kann SIKA in den nächsten Jahren bemerkenswerte 37,4 Millionen Tonnen CO2-Äquivalente einsparen. Eine solche Lösung ist beispiellos auf dem Markt, und ihre positiven Auswirkungen können sich über Klebelösungen hinaus auch auf andere Sektoren wie die Automobilindustrie und Windkraftanlagen erstrecken.

Methodisch nutzt diese Zusammenarbeit das Fachwissen und die Ausrüstung der FHNW im Bereich der Biokohleproduktion und der Polymertechnik, was einen einzigartigen Vorteil für SIKA darstellt. Die Struktur des Projekts, vom Screening verschiedener Biokohlematerialien bis zur eigenen Biokohleproduktion und -bewertung, gewährleistet einen umfassenden Ansatz.

Darüber hinaus fördert dieses Projekt die Einbeziehung der Geschlechter und der Vielfalt, was seinen Wert und sein Erfolgspotenzial weiter steigert. Gemeinsam ebnen das SIKA und die Institute für Biomasse und Kunststofftechnik den Weg in eine nachhaltigere und umweltfreundlichere Zukunft.

Das Carbon Green Team, Sika Technology AG

Connova – Reversible hybride Metall-Verbundverbindungen für nachhaltige Baugruppen

Ein bahnbrechendes Projekt, das von Connova, OST und FHNW vorangetrieben wird, soll die Welt der Verbundwerkstoffe verändern. Es konzentriert sich auf reversible Techniken für die Verbindung und das spätere Recycling duroplastischer Verbundwerkstoffe und setzt sich für Innovation und Kreislaufwirtschaft ein. Diese Initiative zielt nicht nur darauf ab, Gewicht und Kraftstoffverbrauch zu reduzieren, sondern vor allem auch die CO2-Emissionen zu verringern, indem zuverlässige und kostengünstige Methoden für das Verbinden von faserverstärkten Verbundwerkstoffen gefunden werden. Diese Techniken erleichtern die Reparatur, die Wiederverwendung, das Re-Design und das Recycling, wodurch der CO2-Fußabdruck dieser energieintensiven Komponenten erheblich reduziert wird.

Das Projekt leistet Pionierarbeit bei der Erforschung struktureller Verbindungstechniken für duroplastische Verbundwerkstoffe, die so konzipiert sind, dass sie sich am Ende ihrer Lebensdauer leicht ablösen lassen. Zu den neuartigen Methoden gehören das Debonding von Epoxidklebstoffen mit eingebetteten Eisenpartikeln, eine potenziell bahnbrechende Lösung, und der innovative Einsatz von thermoplastischen Verbindungen für Duroplaste.

Die Zusammenarbeit zwischen Connova, OST und FHNW entstand als Antwort auf die Herausforderung von Connova und zeigt, wie gut die Plattform Innovation Booster unterschiedliche Fachkenntnisse zusammenbringen kann. Connova wird als Implementierungspartner unschätzbare Kenntnisse und Werkzeuge erhalten, um den Kunden hocheffiziente, recycelbare Duroplast-Verbundlösungen anzubieten, die einen Wettbewerbsvorteil schaffen und neue Absatzmöglichkeiten eröffnen.

Das Projekt steht auch im Einklang mit den Nachhaltigkeitszielen von Connova, indem es die verlängerte Lebensdauer, die Reparatur und die Wiederverwendung von Bauteilen sowie ein effizientes Recycling fördert, wodurch letztlich der Bedarf an petrochemischen Ressourcen verringert und die CO2-Emissionen gesenkt werden.

Da die FHNW und das OST ihr Fachwissen und ihre Laboreinrichtungen zur Verfügung stellen, gewährleistet das Projekt einen soliden methodischen Ansatz, der den Bedürfnissen der Industrie gerecht wird.

Das Projekt umfasst die Evaluierung verschiedener Verbindungstechnologien für reversible Verbundwerkstoff- oder Verbundmetallverbindungen, wobei die Arbeitspakete so strukturiert sind, dass diese Ziele erreicht werden. Der erfolgreiche Abschluss von WP1 und WP2 ist entscheidend für die Demonstration des Potenzials der vorgeschlagenen Füge- und Demontagekonzepte.

Das Projekt stellt einen bemerkenswerten Schritt in Richtung Nachhaltigkeit und Kreislaufwirtschaft im Bereich der Verbundwerkstoffe dar und rückt innovative, umweltbewusste Lösungen in den Vordergrund.

Sebastian Preiss, Connova