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Wasserstoff gilt als zentraler Energieträger der Zukunft. Um die Technologien für die Gewinnung und Nutzung von Wasserstoff umweltfreundlicher, kostengünstiger und langlebiger zu gestalten, werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP neuartige Katalysatoren und PFAS-freie Membranen entwickelt und verarbeitet. Auf der Hannover-Messe (Halle 13, Stand C41/2) stellt das Institut seine Beiträge auf dem Stand des Fraunhofer-Wasserstoff-Netzwerks vor.

Forschende am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP haben eine Folie entwickelt, die durch Wärme zu einem Polyurethan-Schaum (PU-Schaum) aufschäumt – und das ganz ohne gesundheitliche Risiken. Die Folie ermöglicht es, isocyanatfrei zu schäumen und verbessert so die Arbeitssicherheit. Darüber hinaus bietet sie logistische Vorteile für die Lagerung und den Transport. Das Material kann für verschiedene Anwendungen angepasst werden, die sich von der Automobil- und Bauindustrie bis zur Verpackungswirtschaft erstrecken.

Hocheffiziente festkörperbasierte Wärmepumpen ohne Kompressoren - dieser Vision sind Fraunhofer-Forschende im kürzlich abgeschlossenen Forschungsprojekt ElKaWe ein gutes Stück nähergekommen. Sie machten entscheidende Fortschritte beim Material und Systemaufbau und bauten erste elektrokalorische Demonstratoren auf, die das enorme Potenzial der Technologie zeigen.

Das Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP und die Notion Systems GmbH geben ihre strategische Partnerschaft zur Weiterentwicklung des Elektrohydrodynamischen (EHD) Druckens bekannt.

Faltschachteln gelten als nachhaltige Verpackungslösungen für zahlreiche Produkte des Alltags – ob Frühstücksflocken, Elektronikartikel, Medikamente oder Parfüm. Gefertigt aus Papier und Pappe sind Faltschachteln ressourcenschonend in der Herstellung, biologisch abbaubar und lassen sich gut recyceln. Für die rundum nachhaltige Herstellung fehlen bislang jedoch umweltfreundliche Klebstoffe. Forschende des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Polymerforschung IAP entwickeln und testen im Projekt Sustainable Gluing With Renewable Adhesives SUGRA biobasierte Klebstoffe für die industrielle Herstellung von Faltschachteln.

Das Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP geht einen weiteren wichtigen Schritt in Richtung Nachhaltigkeit und Energieresilienz: Auf dem Institutsgebäude am Standort Wildau wurde eine Photovoltaikanlage installiert. Gefördert wird die Maßnahme durch das Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kultur des Landes Brandenburg.

Pilze haben mehr zu bieten, als auf den ersten Blick erkennbar. Ihre fadenförmigen Zellen, die wie ein Wurzelgeflecht unsichtbar und großflächig unter der Erde wachsen, bieten großes Potenzial, um nachhaltige, biologisch abbaubare Materialien herzustellen. Forschende am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP im Potsdam Science Park nutzen dieses Pilzmyzel, um damit unterschiedlichste, recycelbare Produkte zu entwickeln – vom Portemonnaie über Dämmmaterialien bis hin zu Verpackungen.

Sportliche Aktivitäten fördern unsere Gesundheit, können jedoch bei falscher Belastung zu Verletzungen des Bewegungsapparats führen. Oft betrifft dies den Knorpel in den Gelenken. Unbehandelte Knorpeldefekte können im Alter zu Arthrose führen, für die es aktuell keine wirksame Therapie gibt. Personalisierte Knorpelzellimplantate aus dem 3D-Drucker sollen künftig Abhilfe schaffen. Dafür werden spezielle Drucktinten entwickelt, die körpereigene Knorpelzellen enthalten. Das vierjährige Projekt des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Polymerforschung IAP und der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus-Senftenberg (BTU) startete im Januar 2024. Es wird mit rund 2 Millionen Euro durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.

Im Zuge einer wegweisenden Initiative zur Förderung erneuerbarer Energien wird am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP im Potsdam Science Park eine Photovoltaikanlage installiert. Die Infrastrukturmaßnahme wird im Rahmen der Fraunhofer-Klimastrategie realisiert.

Flexible Einwegfolien wie Tragetaschen oder Müllsäcke werden hauptsächlich aus erdölbasiertem Polyethylen niedriger Dichte (LDPE) hergestellt. Sie besitzen jedoch einen großen CO₂-Fußabdruck und tragen zur Umweltverschmutzung durch Kunststoffabfälle bei. Einem Team des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Polymerforschung IAP ist es gelungen, ein flexibles und recycelbares Folienmaterial auf Basis des Biokunststoffs Polylactid (PLA) zu entwickeln und dessen Kommerzialisierung zu ermöglichen. Dafür wurden die Forschenden mit dem Joseph-von-Fraunhofer-Preis 2024 ausgezeichnet.

Die gesundheits- und umweltschädlichen Chemikalien PFAS, kurz für Per- und Polyfluoralkylsubstanzen, sind aufgrund ihrer Stabilität, Wasser- und Fettbeständigkeit in vielen Branchen weit verbreitet. In der Fertigung von Halbleitern werden z. B. in zahlreichen Prozessschritten PFAS-haltige Membranen eingesetzt. Mit einer neuartigen, PFAS-freien Membran haben Forschende des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Polymerforschung IAP nun eine nachhaltige Alternative entwickelt. Die chemisch stabile, hoch permeable Polymermembran hat einen Porendurchmesser von ca. sieben Nanometern und ermöglicht die Filtration von kleinsten Partikelverunreinigungen. Die Membran kann kundenspezifisch angepasst werden, so dass sich das neue Verfahren einfach in bestehende Anlagen integrieren lässt.

Gemeinsam technologische Innovationen in den Bereichen Batteriezell- und Halbleitertechnologie schneller voranbringen. Das ist das Ziel eines groß angelegten internationalen Kooperationsprogramms, finanziert vom koreanischen Ministerium für Handel, Industrie und Energie (MOTIE). Partner in Deutschland ist die Fraunhofer-Gesellschaft mit acht ihrer Institute. Am Mittwoch wurde die Zusammenarbeit mit einem »Letter of Agreement« und der Eröffnung einer Koordinationsstelle besiegelt.

Schülerinnen und Schüler aus ganz Brandenburg gingen beim Landesfinale der Chemieolympiade an den Start. Wasserstoff, Octan, Propan oder Methan – Welches Gas ist Hauptbestandteil von Erdgas? Welchen pH-Wert hat eine 1 molare Salzsäure-Lösung? Aus welcher Verbindung besteht die Außenhülle der Kieselalge? Diesen und vielen weiteren Fragen stellten sich die 45 Schülerinnen und Schüler der 9. bis 11. Klasse, die sich aus ganz Brandenburg für die 34. Landeschemieolympiade qualifiziert haben. Vom 11. bis 12. April stellten sie ihr Wissen und Können in einer mehrstündigen Klausur im Kulturhaus der BASF in Schwarzheide sowie in einer praktischen Prüfung im Schülerlabor des Max-Steenbeck-Gymnasiums in Cottbus unter Beweis.

Das Kunststoff-Zentrum SKZ und das Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP haben im März 2024 das Forschungsprojekt »capSLS« gestartet. Ziel ist es, die Palette an Pulvermaterialien für den 3D-Druck durch den Zusatz von eingekapselten Additiven deutlich zu erweitern. Denn bislang ist die Auswahl geeigneter Materialien in diesem Bereich noch stark begrenzt.

Synthetischer Kautschuk ist heute unverzichtbar, insbesondere für PKW-Reifen und technische Gummiwaren. Die Rohstoffe für seine Herstellung werden bislang weitgehend aus fossilen Quellen gewonnen. Unter Federführung des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Polymerforschung IAP erschließen nun vier Fraunhofer-Institute alternative, biobasierte Rohstoffquellen für Synthesekautschuk, die völlig neue Kautschuktypen für Autoreifen ermöglichen werden. Das dreijährige Projekt wird durch Fraunhofer mit 3,25 Millionen Euro finanziert und startet im April 2024.

Metalle können mittels Kaltumformung zu Drähten verarbeitet werden – ein äußerst aufwändiges Verfahren. Die dafür notwendigen Schmiermittel erfüllen jedoch oft nicht die Anforderungen der Endverarbeiter. Im Rahmen des KMU-innovativ-Projekts »Polyschmierung« haben fünf Partner aus Industrie und Forschung eine neue Klasse von Polymerschmiermitteln entwickelt, die den Prozess deutlich umweltfreundlicher und wirtschaftlicher machen. Sie werden industriell bereits erfolgreich eingesetzt. Gefördert wurde das Projekt mit rund 680 T Euro durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF über den Projektträger Karlsruhe (PTKA).

Statement des Institutsleiters Prof. Alexander Böker: »Das Fraunhofer IAP steht für ein weltoffenes Brandenburg – für Vielfalt, Toleranz und Demokratie! Wir senden ein klares Signal für eine offene, inklusive und gerechte Gesellschaft, in der Platz ist für alle Menschen – unabhängig von ihrer Herkunft, ihrer Hautfarbe oder ihrer Überzeugungen.

Das Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE ebnet zusammen mit Partnern den Weg für den Aufbau einer großskaligen Produktion von grünem Wasserstoff und seinen Folgeprodukten in Chile. Kern des vom BMBF geförderten Projekts ist die Forschung zu den Herstellungspotenzialen von Wasserstoff und flüssigen Kraftstoffen aus Solarenergie. Neben den technischen Fragen untersuchen die Forschenden die wirtschaftlichen, logistischen und sozio-ökonomischen Aspekte der Skalierung. Dabei unterstützen sie außerdem die Installation einer Pilot-Produktionsstätte für Methanol und Dimethylether im Land.

Hüftimplantate aus Titan halten nicht ewig. Sie lockern sich früher oder später und verlieren ihren Halt im Knochen, da sich dieser mit der Zeit zurückbildet. Forschende am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP haben gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB und dem Fraunhofer USA Center for Manufacturing Innovation CMI einen Gewebekleber entwickelt, mit dem sich der frühzeitige Austausch von Prothesen künftig vermeiden lässt. Auf die Titanoberfläche des Implantats aufgebracht, stellt das biomimetische, antimikrobielle Material die Verbindung zum Knochen her – es haftet selbstständig an. Der Clou: Der Gewebekleber ist druckbar und lässt sich sogar auf gekrümmte, unebene Flächen drucken.

Gerade bei Medikamenten oder Medizinprodukten aus dem Online-Handel stellt sich für Verbraucher häufig die Frage, ob sie echt oder gefälscht sind. Das fälschungssichere Barcodesystem SmartID macht es für jedermann möglich, die Echtheit eines Produkts per Smartphone zu prüfen – vorausgesetzt die Hersteller nutzen SmartID. Die Authentifizierung erfolgt dabei ohne den Zugriff auf eine Datenbank. Entwickelt wurde SmartID von einem Konsortium aus drei Fraunhofer-Instituten. Vom 13. bis 16. November 2023 präsentieren sie ihren SmartID-Demonstrator als Ergebnis eines dreijährigen Projekts auf der MEDICA 2023 in Düsseldorf am Fraunhofer-Gemeinschaftsstand in Halle 3, Stand E7.

Für die 133. Versammlung der Gesellschaft Deutscher Naturforscher und Ärzte e. V. (GDNÄ) hat Professor Alexander Böker, Direktor des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Polymerforschung IAP im Potsdam Science Park, das Amt des Geschäftsführers für den Bereich Wirtschaft übernommen. Die Veranstaltung mit mehreren hundert Teilnehmenden findet unter dem Motto »Wissenschaft für unser Leben von morgen« vom 12. bis 15. September 2024 in Potsdam statt.

Die Produktionsprozesse der chemischen Industrie verändern sich derzeit rapide. Die Anforderungen sind hoch: Einsatz nachhaltiger Rohstoffe, Integration von Prinzipien der Kreislaufwirtschaft oder auch die Wahrung der Wettbewerbsfähigkeit bei steigenden Energiepreisen und strengeren Umweltauflagen. Die vielfältigen Lösungen, die dafür in der Branche entstehen, müssen dabei nicht nur im kleinen Maßstab funktionieren, sondern auf industriellem Niveau – das wird möglich durch Pilotanlagen, die bei der Skalierung von Herstellungsprozessen unterstützen. Beim Fraunhofer-Technologietag »Scale up Green Chemistry – NOW« am 29. November 2023 in Leuna diskutieren Fachleute aktuelle Herausforderungen und neue Möglichkeiten im Bereich der »grünen« Chemie – von biotechnologischen Prozessen und nachhaltigen Polymersynthesen über die Anwendungsmöglichkeiten von grünem Wasserstoff bis zum Leichtbau mit biobasierten Kunststoffen. Die Teilnehmenden besuchen zudem drei hochmoderne Fraunhofer-Pilotanlagen im mitteldeutschen Chemiedreieck.

Biopolymere als Hüllen für Mikrokapseln stehen im Mittelpunkt eines Workshops am 16. November 2023 im Fraunhofer-Konferenzzentrum des Potsdam Science Park. Biologisch abbaubare Polymere und natürliche Materialien sichern Herstellern und Anwendern von Mikrokapseln die Zulassung ihrer Produkte im Rahmen der EU-Verordnung zur Registrierung, Bewertung, Zulassung und Beschränkung chemischer Stoffe (REACH). Wie natürliche Rohstoffe für die Herstellung umweltfreundlicher Mikrokapseln eingesetzt werden können, diskutieren Expertinnen und Experten der Fraunhofer-Technologieplattform Mikroverkapselung. Das Netzwerk bündelt aktuelle Erkenntnisse und identifiziert neue Möglichkeiten für die Verwendung von Mikrokapseln.

Der neue Erweiterungsbau des Synthesetechnikums des Fraunhofer-Pilotanlagenzentrums für Polymersynthese und -verarbeitung PAZ in Schkopau wurde am 21. September 2023 feierlich eröffnet. Auf einer zusätzlichen Fläche von ca. 550 m² bietet das Gebäude Platz für neue Anlagen und Verfahren. Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten konzentrieren sich auf innovative Synthesekautschuke und energieeffiziente Syntheseverfahren. Finanziert wurde der Neubau mit rund 7 Millionen Euro aus Mitteln der Europäischen Union (EFRE), des Ministeriums für Wissenschaft, Energie, Klimaschutz und Umwelt des Landes Sachsen-Anhalt und des Bundesministeriums für Bildung und Forschung.

Wie Wasserstoff kostengünstig und nachhaltig erzeugt werden kann, gehört zu den zentralen Fragen der Energiewende. Hochleitfähige Membranen für Elektrolyseure sind eine Schlüsselkomponente der Wasserstofftechnologie. Ein Forschungsteam am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP entwickelte nun zusammen mit dem Zentrum für Brennstoffzellen Technik ZBT GmbH innovative Anionenaustauscher-Membranen (AEM), die es ermöglichen, Kosten für Elektrolyseure zu reduzieren und Wasserstoff umweltfreundlich als klimaneutrale Energiequelle zu erschließen.

Recycling ist essenziell, um eine kunststoffbasierte Kreislaufwirtschaft zu verwirklichen. Bisher werden gebrauchte Kunststoffe hauptsächlich durch mechanische Verfahren zu Recyclinggranulat, das sogenannte Rezyklat, verarbeitet und als Rohstoff für neue Produkte wiederverwendet. Darüber hinaus entwickeln Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Fraunhofer IAP Ansätze für die Rückgewinnung chemischer Ausgangsbausteine aus Kunststoffprodukten. Im Fokus stehen die Monomere. Diese eignen sich zur Herstellung neuer, hochwertiger Polymere. Ihre wiederholte Verwendung ermöglicht es, die Abhängigkeit von fossilen Rohstoffen zu reduzieren. Aktuelle Entwicklungen und Handlungsfelder am Institut erläutert Dr.-Ing. Marcus Vater im Interview.

Leichtbau ist für eine nachhaltige Mobilität unverzichtbar. So lassen sich mit Antriebswellen aus carbonfaserverstärkten Kunststoffen (CFK) mit duroplastischer Matrix klimaschädliche Emissionen senken. Dennoch ist das Leichtbau- und Ressourceneinsparpotenzial dieser Wellen noch nicht vollständig ausgeschöpft. Forschende am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP entwickeln gemeinsam mit Partnern ein neuartiges, sehr leichtes Antriebs- und Seitenwellensystem für Pkw und Lkw, dessen Matrix aus thermoplastischen Materialien besteht. Diese haben einen zusätzlichen Gewichtsvorteil und sind recyclebar.

Im TransHyDE-Projekt Mukran entwickeln sechs Partnerinstitutionen aus Wirtschaft und Wissenschaft neue Wasserstoff-Kugelspeicher. Das Projekt ist Teil der vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Wasserstoff-Leitprojekte. Nach einer Umstrukturierung geht das Verbundprojekt nun mit neuem, inhaltlichem Fokus an den Start. Zur Versorgung von Abnehmern ohne Anbindung an ein H2- Pipelinenetz, soll die Speicherung und der Transport von gasförmigem Wasserstoff untersucht werden. Im Projekt werden sphärische Speicher entwickelt, welche sich durch einen optimalen Kompromiss aus belastungs- und werkstoffgerechter Geometrie sowie geringen Fertigungs- und Betriebskosten auszeichnen und so einen effizienten Transport mit einem hohen Nutzlastverhältnis ermöglichen sollen.

In dem Projekt RUBIO lassen 18 Partner die Vision einer nachhaltigen Kunststoffwirtschaft Realität werden. Ihr Ziel: Aus regional verfügbaren pflanzlichen Reststoffen entstehen vielseitig einsetzbare nachhaltige Produkte, die recyclingfähig und biologisch abbaubar sind. Das Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP entwickelt im Rahmen des Projekts neuartige Typen des Biokunststoffs Polybutylensuccinat (PBS), damit er für deutlich mehr Anwendungen eingesetzt werden kann. Gemeinsam mit der Firma POLIFILM EXTRUSION GmbH hat das Fraunhofer IAP ein erstes marktfähiges Produkt entwickelt.

Fälschungen von hochwertigen Produkten wie Medikamente, Kosmetika, Uhren oder Lebens- und Genussmittel sind vor allem im Onlinehandel zahlreich im Umlauf. Verbraucher haben kaum eine Chance, die Echtheit eines Produktes zu prüfen. Fraunhofer-Forschende entwickeln nun im Projekt SmartID ein fälschungssicheres Barcode-System, mit dem Produkte einfach per Smartphone ohne Zugriff auf eine Datenbank authentifiziert werden können. Auf der Fachmesse für Verpackungen Interpack 2023 in Düsseldorf stellt das Team erstmals einen SmartID-Demonstrator vor. Interpack 2023 | 4.-10. Mai 2023 | Düsseldorf | Halle 4, Stand C54 (VDMA-Stand)