GreenCarbon – Konversion von CO2 in Polymere und Carbonfaser-basierte Leichtbaumaterialien für die Flug-, Automobil- und Bauindustrie - Neue Wege zur Integration von Leichtbaumaterialien zur Realisierung einer klimazentrierten Energiewende
Das GreenCarbon Projekt verfolgt den Ansatz, sowohl Carbonfasern als auch neuartige polymere Matrixwerkstoffe zur Herstellung von Carbonfaser-verstärktem Kunststoff (CFK) aus CO2 zu generieren, um so CO2 –negative CFK darstellen zu können.
Projektpartner
Werner Siemens-Lehrstuhl f. Synthetische Biotechnologie (TUM); Lehrstuhl f. Bioverfahrenstechnik (TUM); Lehrstuhl f. Makromolekulare Chemie (TUM); Lehrstuhl f. Technische Chemie I (TUM); Fuchs Schmierstoffe GmbH, AHP GmbH & Co. KG; TechnoCarbon Technologies GbR; Airbus (Vertreten durch Airbus Defence and Space GmbH) Central Research & Technology; Daimler AG Mercedes-Benz Cars, Development RD/FNK-NVH Komponenten; SGL Carbon GmbH.
Laufzeit
01.07.2019 – 30.06.2022
Fördergeber
Bundesministerium für Bildung und Forschung
Motivation
Carbonfaserverstärkter Kunststoff (CFK), bestehend aus einem Matrixwerkstoff (Duroplast, z.B. Epoxidharz, oder Thermoplast, z.B. PPS) und der Verstärkungsfaser (bevorzugt Carbonfaser) stellt ein besonders geeignetes Leichtbaumaterial für den Flugzeug- und Automobilbau dar. Für diese technischen Anwendungen können Carbonfasern hoher Qualität und der polymere Binder (Duroplast oder Thermoplast) bisher nur aus petrochemischen Prozessen gewonnen werden. Darüber hinaus ist die Carbonfaserherstellung energie- und kostenintensiv, was sich auch auf den CO2 Abdruck des Gesamtprozesses und die Kosten für dieses Material niederschlägt. Das Ziel von GreenCarbon ist es, CO2-basierte Carbonfasern und CFK aus Algen herzustellen und deren Leistungsfähigkeit und Anwendungsmöglichkeiten in der Flugzeug-, Automobil und Bauindustrie zu bewerten, um Leichtbauwerkstoffe hin zu einem klimaneutralen, nachwachsenden Rohstoff mit erheblichen Impakt auf seine Einsatzfelder zu verschieben.
Vorgehen
Durch ihr schnelles Wachstum können Mikroalgen, wie im einzigartigen Algentechnikum auf dem Ludwig Bölkow Campus der TU München kultiviert werden, das Treibhausgas CO2 aktiv in Form von Biomasse speichern. Das CO2 wird unter anderem in Form von Zuckern und Algenöl gebunden. Aus diesen können mit chemischen und biotechnologischen Prozessen Ausgangsstoffe für die Herstellung von Carbonfasern und Matrixsystemen gewonnen werden. Die Charakterisierung der Materialien auf verschiedenen Ebenen ist dabei von entscheidender Bedeutung, um die Anwendbarkeit von CO2-negativen Kunststoffen, Carbonfasern und CFK in der Flugzeug-, Automobil und Bauindustrie zu bewerten. Hierbei ist die Aufgabe des LCC, belastbare Kennwerte des lediglich in geringen Mengen verfügbaren Materials zu bestimmen. Darüber hinaus sollen CFK-Teile aus diesem Material hergestellt werden. Der Einfluss der Probengröße auf die Kennwerte wird ebenfalls untersucht. Im Rahmen des Projekts wird zudem ein Life-Cycle-Analyse durchgeführt.
Danksagung
Der Lehrstuhl bedankt sich für die Förderung des Projektes GreenCarbon (Förderkennung: 03SF0577A), welche durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung zur Verfügung gestellt wird.
Ansprechpartner
Nikita Reinhardt, M.Sc.; Dr.-Ing. Swen Zaremba