TEPHA – Technical Product Harvesting - Endkonturnahe Halbzeuge aus nachwachsenden Werkstoffen (ESA)

Projektlaufzeit: 2014 – 2016

Koordination:

Dr. Manuel Löwer (ikt)


Leitung:

Prof. Dr. rer. nat. Henner Hollert (PI)
Dr. rer. nat. Thomas-Benjamin Seiler (Co-PI)


Bearbeitung:

Dipl.-Gyml. Christoph Kämpfer


Auftraggeber:

Das Projekt wird als „Boost Fund“ durch den Exploratory Research Space der RWTH Aachen mit Mitteln der Exzellenzinitiative des Bundes und der Länder im Zukunftskonzept II gefördert.


Projektpartner:

- Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus (ikt)
- Lehrstuhl für Tragkonstruktionen (Trako)
- Lehrstuhl für Botanik und molekulare Genetik und Institut für Biologie I (Usadellab)
 

Hintergrund:

„Technical Product Harvesting“ bezeichnet die Nutzung geeigneter Biomasse für die Erzeugung technischer Produkte. Im Speziellen liegt der Fokus auf organischen Werkstoffen, die in ihrem natürlichen Wachstum beeinflusst und so definiert in benötigte Halbzeuge oder nutzbare Bauteile der Architektur oder für maschinenbauliche Anwendungen überführt werden. Der Vorteil nachwachsender Rohstoffe für endkonturnahe Halbzeuge ist neben einem geschlossenen Recyclingkreislauf eine natürliche und „automatische“ Topologieoptimierung, die bspw. durch das belastungsgerechte Wachstum von Pflanzen gegeben ist. Darüber hinaus eröffnet deren dreidimensionale Ausbildung zusätzlichen gestalterischen Freiraum, der nicht nur rein funktional, sondern auch unter produktästhetischen und formsprachlichen Aspekten des Produkt Designs genutzt werden kann. Durch ein endkonturnahes Wachstum natürlicher/organischer Materialien ist eine Reduktion industrieller Produktionsschritte und dadurch eine Einsparung an Energie, Rohstoffressourcen, Maschineninvestitionen und Fertigungszeit möglich. Dies ist vor dem Hintergrund knapper werdender Ressourcen und steigender Umweltbelastungen ökologisch als auch ökonomisch von höchster Relevanz. Zur gesamtheitlichen Bewertung dieses Ansatzes sind neben der eigentlichen Bauweise auch Aspekte der Rohstoffgewinnung, des Ressourcenbedarfs und der stofflichen Verwertung nach dem Ende von Produktlebenszeiten zu betrachten.
In einer ersten Phase von TEPHA wird die ökologische Expertise in die Erstellung einer Pflanzendatenbank eingehen, anhand derer und des technischen  Anforderungsprofils des zu entwickelnden Produkts, geeignete Pflanzenarten identifiziert werden. Weiterhin werden wirtschaftliche Aspekte, der gesellschaftliche Nutzen und die gesellschaftliche Akzeptanz der neuartigen biobasierten Produkte untersucht, welche eine elementare Voraussetzung für den Erfolg von TEPHA darstellen.
Das Hauptziel des umweltwissenschaftlichen Teilprojekts ist die Bilanzierung der Gesamtumweltauswirkungen von durch endkonturnahes Wachstum entstandenen Produkten. Ein umfangreiches Konzept für das Umweltmanagement soll entwickelt werden. Hierbei zu untersuchende Aspekte sind der für den Anbau der Pflanzen benötigte Flächenbedarf und die Verfügbarkeit der potenziellen Anbauflächen (kontaminierte Flächen in Kombination mit Bioremediation? In welchem Land und unter welchen klimatischen Bedingungen soll angebaut werden?), welche ausschlaggebend für die Umsetzbarkeit von TEPHA sind. Weiterhin stehen Aspekte der Umweltverträglichkeit dieser neuen Produktionsart im Fokus der Betrachtung, welche den Ressourcenbedarf und eine im Sinne eines hohen Ertrags nötige Dünger- und Chemikalienzugabe berücksichtigen. In diesem Zusammenhang werden etwaige ökotoxikologische Auswirkungen auf die Umwelt bewertet. Schließlich sollen bereits während der Produktentwicklung Recyclingstrategien für diese neuartigen Produkte erarbeitet werden. Die in diesem Teilprojekt erhobenen Informationen über TEPHA von der Produktion bis zur Entsorgung sollen in ein Life Cycle Assessment eingehen und der konventionellen Produktion gegenübergestellt werden. Hierdurch kann festgestellt werden, ob TEPHA, aus umweltwissenschaftlicher Perspektive, eine sinnvolle und nachhaltige Alternative zur konventionellen Erzeugung von Halbzeugen darstellt.