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Entwicklung maßgeschneiderter Compounds
Neben klassischen Thermoplasten wie Polyolefinen, Polyvinylchlorid, Polyestern, Polyamiden, Polycarbonaten oder Styrolcopolymeren sowie deren Blends forschen wir an der Entwicklung von Biopolymeren, Wood Polymer Composites (WPC), Hochleistungskunststoffen, Nanocomposites und thermoplastischen Elastomeren (TPE).
Verarbeitung und Weiterbearbeitung von Kunststoffprodukten
Wir arbeiten an Themen mit starkem Bezug zur industriellen Umsetzung. Dabei können wir auf ein großes Netzwerk vertrauen, das unsere Kompetenzen ergänzt. So gelingt es uns, innovative Lösungen für Ihre Fragestellungen zu entwickeln.
Fehler entdecken und Gefahren minimieren
In der Kunststoffindustrie werden unterschiedliche Prüfmethoden zur Prozessüberwachung und Bauteilprüfung eingesetzt. Sie helfen bei der Schadensanalyse, Qualitätskontrolle und Produktüberwachung.
Auch im Abfall stecken wertvolle Rohstoffe
Wir arbeiten an Themen mit starkem Bezug zur industriellen Umsetzung. Dabei können wir auf ein großes Netzwerk vertrauen, das unsere Kompetenzen ergänzt. So gelingt es uns, innovative Lösungen für Ihre Fragestellungen zu entwickeln.
Analog war gestern – Industrie 4.0 ist die Zukunft
Die Digitalisierung ist ein Eckpfeiler der modernen Industrie. Sie birgt ein enormes Potenzial, um die Leistungen in der Produktion deutlich zu steigern und damit die Wettbewerbsfähigkeit in Deutschland zu stärken.
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ModiBioPol
Prozessintegrierte Modifikation des Biopolymers Polyhydroxybutyrat (PHB)
Projektdauer
Von: 01.07.2022 Bis: 31.12.2024Beschreibung
Primäres Ziel des Forschungsvorhabens war die Weiterentwicklung und Anwendung des an der Technischen Hochschule Nürnberg (THN) entwickelten kontinuierlichen Prozesses für die Herstellung von Polyhydroxybutyrat (PHB) mit definierten und engverteilten mittleren Molmassen. Bisher ist weder in der Literatur und Patenten vermerkt noch in der Polyhydroxyalkanoat (PHA) -Community ein Verfahren oder laufende Arbeiten bekannt, in denen die Fermentation so gezielt gesteuert werden kann, dass eine „Wunsch-Molmasse“ reproduzierbar erzielt wird. Im Fokus des Projekts stand hinsichtlich der Steuerung der Molmassen die Untersuchung des Zusammenhangs zwischen Verweilzeit unter steady-state Bedingungen in einer kontinuierlich betriebenen Reaktorkaskade und der resultierenden mittleren Molmassen bzw. der Molmassenverteilung. Dies wurden in der Literatur bisher noch nicht beschrieben. Kontinuierliche Prozesse werden in der fermentativen Biopolymerherstellung noch kaum eingesetzt, zudem ist die gezielte Herstellung von PHB mit gewünschten Materialeigenschaften bisher nicht beschrieben. Verfügbares Wissen zu diesen Aspekten wird den breiteren Einsatz von PHA beschleunigen. Zudem wurde die Modifikation der Materialeigenschaften kommerziell erhältlichen PHB durch das Blenden mit Polyvinylacetat (PVAc) über einen Direktextrusionsprozess durchgeführt. Um die definierten Forschungsziele zu erreichen, erfolgte die Aufteilung der einzelnen Tätigkeiten auf insgesamt acht Arbeitspakete. Zunächst die notwendigen Rohstoffe und Geräte beschafft sowie sämtliche Projektschritte in Abstimmung mit dem projektbegleitenden Ausschuss koordiniert. In den darauffolgenden Arbeitspaketen erfolgten die Etablierung und Evaluierung eines kontinuierlichen Biosyntheseverfahrens über einen Zeitraum von mindestens 1000 Stunden. Parallel dazu wurde ein kontinuierliches Aufarbeitungsverfahren für die erzeugten Polymere entwickelt, das sowohl ökologische als auch ökonomische Gesichtspunkte berücksichtigt. Diese Schritte sollten die Grundlage für die in den folgenden Arbeitspaketen durchgeführten Untersuchungen zur gezielten Steuerung der Molekülmasse – insbesondere durch Variation der Nährmedium Zusammensetzung sowie Anpassung der Verweilzeit im Reaktor bilden. Zur Charakterisierung der Polymere wurden die Materialeigenschaften der synthetisierten Polymere umfassend quantifiziert. Zur ganzheitlichen Bewertung des kontinuierlichen Biosyntheseverfahrens wurde schließlich eine techno-ökonomische Analyse (TEA) sowie eine Lebenszyklusanalyse (LCA) durchgeführt. Beide Analysen basierten auf den im Projekt gewonnenen Prozessdaten und erlaubten eine fundierte Einschätzung des ökologischen und ökonomischen Impacts.
