Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Ziel des Vorhabens war die Evaluierung eines Alternativmaterials f\u00fcr Fl\u00e4chendrainagen mit reduziertem CO2-Fu\u00dfabdruck, welches die notwendigen anwendungstechnischen Eigenschaften besitzt, \u00fcber die industriell verwendeten Verfahren Extrusion\/ Tiefziehen zum Produkt verarbeitet werden kann und die Option zum werkstofflichen Recycling bietet. Dadurch sollte ein Beitrag zum klimaneutralen Bauen im Bereich der Fl\u00e4chendrainagen geleistet werden. <\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden\u00dcber eine Marktrecherche wurden ein biobasiertes und biologisch abbaubares Polymer, zwei biobasierte Drop-in Kunststoffe und ein aus Verpackungsabf\u00e4llen gewonnenes Rezyklat f\u00fcr die Materialevaluierung ausgew\u00e4hlt. \u00dcber die Extrusion konnten Folien aus den Materialien in drei verschiedenen Dicken hergestellt und diese \u00fcber Tiefziehen zu Musterteilen ausgeformt werden. Mittels Zugversuches und Dynamisch- Mechanischer Analyse erfolgte die Charakterisierung des Deformationsverhaltens unter Zug sowie der viskoelastischen Eigenschaften an den Folien. Des Weiteren wurde deren Best\u00e4ndigkeit gegen\u00fcber K\u00e4lte und W\u00e4rme sowie Wasser untersucht. Die tiefgezogenen Teile wurden hinsichtlich der Abformgenauigkeit und Homogenit\u00e4t der Wanddicken bewertet. Zur Untersuchung der Recyclingf\u00e4higkeit der bei der Herstellung entstandenen Materialabf\u00e4lle erfolgte eine siebenfache Verarbeitung des Granulates und die anschlie\u00dfende Charakterisierung der Eigenschaftsver\u00e4nderungen \u00fcber den Schmelzindex, die Glas-, Schmelz- und Rekristallisationstemperatur, die Dynamisch-Mechanische Analyse, den Zugversuch, das Fl\u00e4chengewicht und die Tiefziehf\u00e4higkeit. Zum Nachweis der Nachhaltigkeit wurde mittels Cradle\u2013to\u2013 Gate-Ansatz der CO2-Fu\u00dfabdruck der Alternativmaterialien ermittelt und verglichen. <\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
F\u00fcr die Einsatzbedingungen und Einsatzdauer der Fl\u00e4chendrainagen ist das biobasierte und biologisch abbaubare Polymer aufgrund der Gefahr des hydrolytischen Abbaus und der eingeschr\u00e4nkten Recyclingf\u00e4higkeit generell nicht geeignet. Das biobasierte Drop-in Material High Density Polyethylen (HDPE) konnte als das Material mit dem h\u00f6chsten Potential f\u00fcr die Substitution ermittelt werden. Ausschlaggebend waren hier das Steifigkeits- und D\u00e4mpfungsverhalten im Temperaturbereich von -20 \u00b0C bis +80 \u00b0C, die gute Detaillierung der Abformung und Homogenit\u00e4t der Wanddicken beim Tiefziehen sowie die M\u00f6glichkeit des werkstofflichen Recyclings mit dem h\u00f6chsten Anteil an Rezyklat. Des Weiteren ist ein Feintuning der Eigenschaften \u00fcber F\u00fcllstoffe und Additive m\u00f6glich. Der CO2-Fu\u00dfabdruck der heute eingesetzten Drainagen kann durch die Verwendung des HDPE von 1,65 kg\/m\u00b2 auf -0,49 kg\/m\u00b2 CO2\u2013\u00c4quivalente reduziert werden. Die Durchf\u00fchrung einer vollst\u00e4ndigen Lebenszyklusanalyse mit einem Cradle\u2013to\u2013Grave-Ansatz und der Untersuchung weiterer Auswirkungen auf die Umwelt wie Wasserverbrauch, Landnutzung, Versauerung oder Eutrophierung ist empfehlenswert. Hinsichtlich der Durchsetzung einer biobasierten Drainage auf dem Markt ist der aktuelle Granulatpreis des HDPE eindeutig als Hindernis einzustufen. Kurzfristige \u00f6konomisch sowie \u00f6kologisch sinnvoll Ma\u00dfnahmen wie die Verbesserung der Energieeffizienz von Extrusion\/ Tiefziehen, die Wiederverwendung der Materialabf\u00e4lle aus der Herstellung und der Einsatz von k\u00e4uflich erworbenem Rezyklat k\u00f6nnten aber ergriffen und so die Nachhaltigkeit auch der heutigen Fl\u00e4chendrainagen signifikant verbessert werden. <\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Zur Verbreitung der Projektergebnisse werden die Ergebnisse auf der Website und im Jahresbericht 2023 der Forschungseinrichtung ver\u00f6ffentlicht. Au\u00dferdem ist ein Vortrag auf einer Fachkonferenz (25. Fachtagung Fortschritte in der Kunststofftechnik, Juni 2024, Osnabr\u00fcck), die Vorstellung auf einer Fachmesse (GaLaBau 2024) und die Pr\u00e4sentation im industriegetragenen F\u00f6rderverein der Forschungseinrichtung (September 2024) vorgesehen. <\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die nachhaltige Substitution der bei den Fl\u00e4chendrainagen zurzeit eingesetzten erd\u00f6lbasierten Polymere durch auf dem Markt vorhandene biobasierte Kunststoffe – bewertet am CO2-Fu\u00dfabdruck – ist m\u00f6glich. Bei den in diesem Projekt untersuchten Materialien zeigte ein biobasiertes High Density Polyethylen das gr\u00f6\u00dfte Potential. Eine weitere Optimierung der anwendungstechnischen Eigenschaften \u00fcber biobasierte F\u00fcllstoffe und Additive ist zu empfehlen. Allerdings ist der um Faktor vier h\u00f6here Granulatpreis das Haupthindernis bei der Marktakzeptanz einer biobasierten Drainage. Nichtsdestotrotz kann bereits jetzt unabh\u00e4ngig von einer Materialsubstitution der CO2-Fu\u00dfabdruck der Fl\u00e4chendrainagen \u00fcber die Verbesserung der Energie- und Materialeffizienz sowie den Einsatz von auf dem Markt erh\u00e4ltlichen, qualitativ hochwertigen Rezyklaten reduziert werden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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