CIRCONOMY® Hub »Circular Carbon Technologies CCT«

Die Fraunhofer-Institute UMSICHT in Sulzbach-Rosenberg, IGB in Straubing sowie IWKS in Alzenau arbeiten an einem Hub zu Circular Carbon Technologies in Bayern. Der Schwerpunkt liegt auf Technologien zur Erschließung nichtfossiler Kohlenstoffquellen, zur Kreislaufführung und Bindung von Kohlenstoff in Produkten sowie der Integration dieser Technologien in bestehende Energie- und Wirtschaftskreisläufe.

Zielsetzung: Wissens- und Innovationstransfer sowie ein dauerhafter Dialog zwischen Wissenschaft, Industrie und Gesellschaft.

Motivation

Um dem Klimawandel entgegenzuwirken und Energie- und Rohstoffsicherheit in Deutschland herzustellen, muss die Energieerzeugung weitestgehend dekarbonisiert und der Rohstoffsektor defossilisiert werden. Beides kann über die Transformation von Wirtschaft und Gesellschaft von linearen zu zirkulären Wertschöpfungssystemen gelingen. Kohlenstoff und Wasserstoff sind hierbei die wichtigsten Verbindungselemente.

Mission

Durch die Entwicklung von Technologien und Partnerstrukturen sollen kohlenstoffhaltige Produkte nachhaltiger als bisher hergestellt, genutzt und wiederverwendet werden. Neben der Bindung von Kohlenstoff in Produkten sollen so signifikante CO₂-Einsparungen in den Sektoren Energie, chemische Industrie und Mobilität erreicht werden.

Ziele

Langfristiges Ziel des Hubs ist es, lokale Anwendungs- und Demonstrationszentren für Circular Carbon Technologies aufzubauen. Diese dienen als Scale-up-Center für die Wirtschaft, um die Technologien in die kommerzielle Anwendung zu bringen und in regionale Produktions- und Wertschöpfungsnetze zu integrieren.

Aktuelle Projektphase 2024 bis 2027

Das Hub-Projekt wird bis 2027 durch das Bayerische Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie gefördert. Der Bedarf und das Interesse der Industrie werden kontinuierlich evaluiert.

Anhand experimenteller Arbeiten soll zudem die technische Machbarkeit regionaler Kohlenstoffkreisläufe anhand von drei Beispielen gezeigt werden:

Erzeugung von Biopolymeren aus Rückständen der Papierproduktion (Teilprojekt »RePaBe«)
Nutzung von Terpenen als Chemie-Grundstoff (Teilprojekt »RePaKu«) und
Herstellung von Basis-Chemikalien aus der Schredderleichtfraktion (SLF) aus dem Altfahrzeugrecycling (Teilprojekt »ARCHEM-SLF«)

Ziel der drei Teilprojekt »RePaBe«, »RePaKu« und »ARCHEM-SLF« ist es, für die chemische Industrie Basischemikalien für Methacrylate, Weichmacher und Hochleistungspolymere zu gewinnen, die dann wieder von der bayerischen Automobil- und Automobilzulieferindustrie genutzt werden können.

CIRCONOMY® Hub für Circular Carbon Technologies CCT — CIRCONOMY^® Hub für Circular Carbon Technologies CCT

Ausblick

Parallel arbeiten die am Hub beteiligten Institute daran, die regionale Wirtschaft mehr und mehr in die Forschung einzubeziehen. Nach außen hin strebt der CCT Hub eine internationale Positionierung als Innovationsnetzwerk für Circular Carbon Technologies an.

Ein Industriebeirat begleitet das Projekt in der aktuellen Phase. Seine Mitglieder bringen spezifische Expertisen aus dem Anlagenbau, der Automobilzulieferindustrie und seitens OEMs (Original Equipment Manufacturer), der Papierindustrie und der chemischen Industrie in den Hub ein. Die Industrievertreter*innen sind überdies wichtige Impulsgeber für die Konzeption der geplanten Scale-up-Forschungsinfrastruktur, in welche der Hub übergehen soll.

Detaillierte Vorstellung der Teilprojekte

Alle ausklappen Alle einklappen

Teilprojekt »RePaBe«

Teilprojekt »RePaBe«: Restströme aus der Papierindustrie für Basischemikalien und Energieträger

»RePaBe«: Umsetzung von biogenen Schwämmen — Einsatzstoffe und schematische Darstellung des Pyrolyse-Prozesses

Die Rückstände aus der Papierindustrie fallen in großen Mengen und mit stark schwankenden Eigenschaften an. Dies verursacht hohe Entsorgungskosten.

Im Projekt »RePaBe« entstehen aus heterogenen Faserreststoffen und Rejekten der Papierindustrie nachhaltige Basischemikalien und Kraftstoffe.

Thermochemische Konversionsverfahren (Pyrolyse) wandeln die Reststoffe (z. B. Papierschlämme) und die Rejekte (mit Kunststoff-, Mineralik- oder Metallanteilen) in neue Wertstoffe um: Basischemikalien, Kohlenwasserstoffe und Feststoffe, sogenanntes Karbonisat.

Anwendungsmöglichkeiten der Produkte

Chemikalien eigenen sich als Ausgangsstoff für Neukunststoffe.
Pyrolyseöl lässt sich zu nachhaltigen Kraftstoffen aufbereiten.
Karbonisate können als CO₂-Senke dienen oder energetisch genutzt werden.

»RePaBe«: Restströme aus der Papierindustrie für Basischemikalien und Energieträger

Teilprojekt »RePaKu«

Teilprojekt »RePaKu«: Restströme aus der Papierindustrie für Kunststoffanwendungen

In der Zellstoffindustrie fallen große Mengen an Reststoffen an, die hohe Entsorgungskosten mit sich bringen.

Ein Nebenstrom ist Rohterpin. Er enthält so genannte Monoterpene – chemische Stoffe aus dem Holz, etwa aus Kiefern, die zu Papierherstellung dienen.

Im Projekt »RePaKu« werden Monoterpene als alternative, nachhaltige Rohstoffquelle für die Produktion neuer Kunststoffe in der Automobil- oder der chemischen Industrie genutzt.

Aus dem Nebenstrom zum Kunststoff

Vielfältige Einsatzmöglichkeiten von Monoterpenen:

Hochleistungspolyamide für Konstruktionsteile im Automobilbereich
Methacrylate für Lacke, Farben, Klebstoffe und Kunststoffgläser
Weichmacher für PVC

»RePaKu«: Restströme aus der Papierindustrie für Kunststoffanwendungen

Teilprojekt »ARCHEM-SLF«

Teilprojekt »ARCHEM-SLF«: Basischemikalien aus Schredderleichtfraktionen durch mechanische und thermochemische Aufbereitung

ARCHEM-SLF Projektablauf — Projektablauf ARCHEM-SLF

Smarte Sortierungsanlage am Fraunhofer IWKS

Pyrolyseanlage-Forschungsreaktor bei Fraunhofer UMSICHT

Schredderleichtfraktionen (SLF) aus der Altfahrzeug-Verwertung finden bislang kaum eine hochwertige Verwertung.

Im Projekt »ARCHEM-SLF« werden diese Reststoffe als alternative Rohstoffquelle für die Automobil- oder chemische Industrie gewonnen.

Eine KI-gestützte Vorsortierung trennt die Schredderreste effektiv auf. Ein Pyrolyseprozess mit integriertem Zyklisierungsschritt wandelt sie in Pyrolyseöl mit hohem Anteil an BTEX-Aromaten um.

Per Destillation werden aus dem Öl verschiedene Aromaten fraktioniert. Diese dienen als Rohstoffe für die Produktion von neuen Kunststoffen wie Polystyrol, PET oder Polycarbonat, die in der Automobilindustrie verwendet werden.

Dadurch sinken die Entsorgungskosten, und gleichzeitig können die vorgegebenen Einsatzquoten durch hochwertige Rezyklate erfüllt werden.

CIRCONOMY^® Hub »Circular Carbon Technologies CCT«

Produktblatt