Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM
Erneuerbarer und zirkulärer Kohlenstoff als Basis für polymere Werkstoffe
Nachhaltige Lösungen zur Reduktion, zum Wiedereinsatz und zum Recycling von Kohlenstoffen sind essenziell zur Erreichung des langfristigen Ziels der Klimaneutralität. Erneuerbare Rohstoffe müssen die Basis für polymere Materialien darstellen. Die aktuellen Forschungsansätze zeigen, dass das möglich ist.
Das Fraunhofer IFAM erforscht nachhaltige polymere Werkstoffe, die in Klebstoffen, Vergussmassen, Lacken und Verbundwerkstoffen eingesetzt werden. Damit leistet das Institut einen essenziellen Beitrag zum European Green Deal und dem Ziel der Klimaneutralität. Bei der Herstellung polymerer Werkstoffe kommt es insbesondere darauf an, erneuerbare Rohstoffe, die entweder bio- oder CO2-basiert sind oder aus recycelten Werkstoffen gewonnen werden, zu nutzen und den Einsatz fossilbasierter Chemikalien zu vermeiden.
Polymere Werkstoffe auf Basis nachwachsender Rohstoffe
Als Leichtbauwerkstoff werden faserverstärkte Kunststoffe bereits in diversen Bereichen mit dem Ziel, CO2-Emissionen zu reduzieren, eingesetzt. Sind sie darüber hinaus biobasiert, zeichnen sie sich durch einen über den gesamten Produktlebenszyklus betrachtet geringeren CO2-Fußabdruck aus. Das Fraunhofer IFAM erforscht und entwickelt biobasierte Verbundwerkstoffe für den Einsatz im Schiff- und Schienenfahrzeugbau, in der Luftfahrt und der Automobilbranche. Eine Herausforderung stellen die unterschiedlichen Anforderungen an die Werkstoffe bezüglich der Festigkeit und Steifigkeit, des Brandverhaltens sowie der Verwertungskonzepte am Lebensende dar. Neben der Möglichkeit, die Materialien zu kompostieren, werden Ansätze zu degradierbaren und recyclebaren Verbundwerkstoffen erforscht.
CO2 als Rohstoff
Eine nachhaltige Ergänzung zu nachwachsenden Rohstoffen stellt Kohlenstoffdioxid dar, welches für die Herstellung von chemischen Rohstoffen und Materialien genutzt werden kann. Am Fraunhofer IFAM wird CO2 als Rohstoff für Polyurethane verwendet – essenziell für Klebstoffe, Schäume und Kunststoffe. Die CO2-basierten Polyurethan-Bausteine bilden die Grundlage für Epoxidharze, Hotmelt- sowie UV- und feuchtigkeitshärtende Klebstoffe.
Einsatz recycelter Rohstoffe
Kohlenstofffasern werden mit großem Energie- und Ressourcenaufwand aus fossilen Rohstoffen hergestellt. Umso wichtiger ist ein verantwortungsvoller Umgang mit ihnen und deren effiziente Nutzung als Werk- oder Rohstoff. Im EU-geförderten Projekt FOREST werden innovative biobasierte Polymere und Additive mit recycelten Kohlenstofffasern kombiniert und daraus hochwertige Verbundwerkstoffe entwickelt. Dabei werden die drei Schlüsselfaktoren Reduzieren, Verwerten, Umgestalten verfolgt. Das Fraunhofer IFAM ist an der Konzeption, Synthese und Entwicklung neuer biobasierter Benzoxazine beteiligt.