Erweiterung des Zentrums für Werkstoffe und Technik (ZWT) um die Forschungsbereiche Mikroplastikanalyse und Kunststoffrecycling (ZWT 2.0)

Arbeitsziele und Innovationspotenzial des Projekts

Die Private Hochschule für Wirtschaft und Technik (PHWT) ist eine staatlich anerkannte und privat finanzierte Hochschule mit dualen akkreditierten Studiengängen und zwei Standorten in Vechta und Diepholz.

Die PHWT geht auf eine private Initiative von Repräsentanten der Wirtschaft zurück, die sich vor mehr als 30 Jahren zum Ziel gesetzt haben, jungen Menschen ein herausragendes, praxisorientiertes Qualifizierungsangebot in der Region Nordwestdeutschlands zu eröffnen. Sie schlossen sich zum Verein des Berufsakademie Oldenburger Münsterland e. V. zusammen, in dem aktuell ca. 180 Mitgliedsfirmen sind. Ebenfalls mit hohem privaten Engagement setzt sich die DR. JÜRGEN UND IRMGARD ULDERUP STIFTUNG für die Förderung der Bildung in der Region ein. Sie finanziert seit 1995 an der PHWT den Studiengang Maschinenbau. Heute befindet sich die PHWT in Trägerschaft der gemeinnützigen Private Hochschule für Wirtschaft und Technik gGmbH mit z. Zt. sieben Gesellschaftern, dem PHWT Unternehmens- und Mitgliederverbund e. V. (PHWT e.V.), der DR. JÜRGEN UND IRMGARD ULDERUP STIFTUNG, der HARTING Stiftung & Co. KG, dem Landkreis Diepholz, der Stadt Diepholz, dem Landkreis Vechta und der Stadt Vechta.

Neben den Themen Duales Studium und Qualifizierung möchte sich die PHWT verstärkt auch als Forschungs- und Entwicklungseinrichtung in Niedersachsen positionieren. Mit dem Zentrum für Werkstoffe und Technik (ZWT) und dem Zentrum für Mechatronik und Elektrotechnik (ZME) konnten hier bereits zwei Institute aufgebaut werden, die eng mit den aktuellen anwendungsbezogenen FuE-Fragestellungen der regionalen Wirtschaft befasst sind. Der räumliche Fokus der Aktivitäten liegt hierbei in den Landkreisen Vechta und Diepholz sowie den benachbarten Gebietskörperschaften, in denen die Ausstattung mit FuE-Einrichtungen ansonsten eher schwach ausgeprägt ist.

Ziel ist es nun, die FuE-Kapazitäten der PHWT durch das Projekt ZWT 2.0 zu stärken und auszuweiten. Die Ausgestaltung der Labore leitet sich hierbei von den fachlichen Kompetenzen der Professoren der PHWT ab und ist gleichzeitig ausgerichtet auf aktuelle Forschungsthemen und Entwicklungsfragestellungen regionalen Firmen.

zwt 2.0

 

Inhaltliche Ausgestaltung

 

Labor 1: Mikroplastikanalyse

Mikro- und Nanoplastikpartikel sind überall in der Umwelt nachweisbar. Sie gelangen beispielsweise durch die Zersetzung größerer Plastikteile oder über Kosmetika, Reifenabrieb bzw. Kunststofffasern von synthetischer Kleidung ins Meer (siehe Studie UMSICHT, Fraunhofer).

Im Meereis der Arktis haben Forscher bis zu 12.000 Mikroplastikteilchen pro Liter nachgewiesen. Aber auch in Flüssen und terrestrischen Ökosystemen sind Mikro- und Nanoplastik nachweisbar. Schätzungen gehen davon aus, dass die Verschmutzung mit Mikroplastik an Land die Belastung der Meere um das 4- bis 23-Fache übersteigt.

Schweizer Forscher haben sogar in geschützten Gebieten des Schweizer Hochgebirges Mikroplastik nachgewiesen. Der Schluss liegt nahe, dass der Transport des Mikroplastiks hier vor allem über die Luft geschehen ist.

Gelangt das Mikroplastik in die Natur, baut es sich nicht oder nur über extrem lange Zeiträume ab. Aktuelle Studien zeichnen ein immer deutlicheres Bild des dramatischen Ausmaßes der Verunreinigung unserer Umwelt mit Mikro- und Nanoplastik.

Untersuchungen zeigen, dass der Mensch Plastikpartikel über die Nahrung, Wasser oder die Luft aufnehmen kann. In Fischen, Meeresfrüchten, Salz oder Bier wurden Mikro- und Nanoplastikpartikel gefunden.

Die kontinuierliche Sicherstellung der Versorgung der Verbraucher mit einem vielfältigen Angebot gesundheitlich unbedenklicher und für die Ernährung hochwertiger Lebensmittel ist das Anliegen des Bundeslandes Niedersachsen. Die Integration von Umweltschutz, Erzeugung, Tierschutz und staatlicher Überwachung ist die Voraussetzung für eine gesunde Ernährung.

Die landwirtschaftliche Produktion stellt mit den ihr vor- und nachgelagerten Sektoren einen wichtigen Wirtschaftsbereich des Landes dar. Dabei werden hohe Anforderungen hinsichtlich einer kontinuierlichen Marktbeschickung, Produktqualität und Umweltverträglichkeit gestellt. Die Landwirtschaft leistet einen vorbildlichen Beitrag zur Entwicklung und Erhaltung der Kulturlandschaft und zur Bewahrung der Natur im Einklang mit wirtschaftlichen Erfordernissen und Interessen.

Die im Land Niedersachsen erzeugten Lebensmittel werden, um die Qualität über eine längere Lagerungsdauer oder aber während des Transports sicherzustellen, oftmals in Kunststoff verpackt. In aktuellen Studien zeigt sich, dass die Kunststoffverpackung im Transportgut Rückstände hinterlassen kann.

Rückstände sind Reste von Stoffen, die bei der Herstellung von Lebensmitteln verwendet werden. So können selbst bei korrekter Verwendung von Verpackungsmaterial Rückstände in Obst, Gemüse, Getreide oder aber auch Fleischprodukten sowie Getränken verbleiben. In der Technik wird hier häufig von der Kontamination des Lebensmittels gesprochen.

Als "Kontaminant" gilt jeder Stoff, der dem Lebensmittel nicht absichtlich hinzugefügt wird, jedoch als Folge der Gewinnung, Fertigung, Verarbeitung, Zubereitung, Behandlung, Aufmachung, Verpackung, Beförderung, Lagerung oder infolge einer Verunreinigung durch die Umwelt im Lebensmittel vorhanden ist.

Verbraucherinnen und Verbraucher müssen sich darauf verlassen können, dass Lebensmittel so gering wie möglich mit Verunreinigungen und Rückständen belastet sind.

Es muss also das Ziel sein, Wege zu finden, möglichst früh Quellen von Verunreinigungen im Produktionsprozess von Lebensmitteln zu erkennen und diese entsprechend zu ändern bzw. anzupassen. Hier greift das Arbeitsfeld Mikroplastikanalyse im ZWT. Das Ziel ist es, den Lebensmittelerzeugern und der Verpackungsindustrie Partner zu sein, die Kontamination von Lebensmitteln mit Mikroplastik während der Verarbeitung und Verpackung zu minimieren, damit der Verbraucher mit möglichst wenigen Verunreinigungen und Rückständen auf Basis von Mikroplastik belastet wird.

 

Labor 2: Kunststoffrecycling

Sinnvolles und wertschöpfendes Kunststoffrecycling ist eine der großen Zukunftsaufgaben für die Entsorgungs- und Recyclingwirtschaft. Von den in Deutschland anfallenden 4,42 Mio. t Kunststoffabfällen, werden rund 3,62 Mio. t verwertet. Das entspricht einer Verwertungsquote von rund 82 %. Diese Quote setzt sich zusammen aus rund
45 % werkstofflicher Verwertung, 10 % rohstofflicher Verwertung und 46 % energetischer Verwertung mit energetischer Beseitigung.

 

 
  
 

Entscheidende Bedeutung kommt jenen Unternehmen zu, die aus Altkunststoffen neue Produkte herstellen und damit einen entsprechenden Beitrag zur Rohstoffeinsparung leisten können. Bei dieser werkstofflichen Verwertung wird der Kunststoff durch mechanische und/oder chemische Verfahrenstechnik aufbereitet und zu unterschiedlichen Produkten weiterverarbeitet.

Übergeordnetes Ziel der Tätigkeiten im ZWT ist die signifikante Erhöhung der werkstofflichen Verwertungsquote von aufbereiteten Kunststoffen. Zugleich sollen die energetische Verwertung von Kunststoffabfallprodukten deutlich gesenkt und der Einsatz von sog. Bio-kunststoffen signifikant erhöht werden, um zu einem nachhaltigeren und wirtschaftlicheren Umgang mit Altkunststoffen zu gelangen.

Folgende Forschungs- und Entwicklungslinien sollen im Rahmen des Labors Kunststoffrecycling schwerpunktmäßig bearbeitet werden:

Materialaufbereitung: Entwicklung technischer Lösungen zur Aufbereitung von Produktionsausschuss, Produktionsabfällen und Altkunststoffen mit möglichst geringer Degradation im Aufbereitungsprozess.

Materialqualifizierung: Trennung, Aufbereitung und Qualifizierung der Kunststoffe bzw. Kunststoffverbunde, um diese einer Verwendung bei der Herstellung technisch anspruchsvoller Bauteile im Sinne eines "Upscalings" zuführen zu können.

Produktentwicklung und Konstruktion: Unterstützung bei der Entwicklung und Konstruktion technischer, marktgängiger Produkte unter Berücksichtigung der Leistungsfähigkeit der aufbereiteten Kunststoffe.

Verarbeitung und Herstellung: Herstellung der entwickelten Produkte auf Basis des qualifizierten Ausgangsmaterials hin zu technisch wie wirtschaftlich verwertbaren Produkten.

Hierfür wird spezifische Laborausstattung benötigt. Es soll ein Zweischneckenextruder im Labormaßstab beschafft werden, um Recompounds in kleinen Chargengrößen im Labormaßstab extrudieren, qualifizieren und analysieren zu können. Nur die wenigsten regionalen Kunststoffrecycler verfügen über derartige Laborinfrastrukturen, was dazu führt, dass entsprechende Versuche auf den Produktionsanlagen durchgeführt werden müssen, was sich aus wirtschaftlichen Gründen häufig nicht realisieren lässt.

Die PHWT möchte sich mit der Ausstattung dieses Labors als qualifizierter FuE-Partner für die Entwicklung von Recompounds/Polymerblends für die regionalen Spritzgussproduzenten weiter etablieren.