Projekte am Forschungsbereich Rohstoff- und Produktchemie

Entwicklung zukunftsweisender Konzepte zum landwirtschaftlichen Bauen mit Holz - von der Planung bis zum Rückbau (ZukunftLaWiBau) Teilvorhaben: Holzprodukte, Ressourcenpotenzial und Wertschöpfungsketten

  Mit dem Verbundprojekt wird das Ziel verfolgt, mittels zukunftsweisender Konzepte den Anteil von landwirtschaftlichen Bauten in Holzbauweise unter Berücksichtigung technischer und sozioökonomischer Fragestellungen langfristig zu erhöhen. Hierzu werden Planungsgrundlagen für landwirtschaftliche Gebäude anhand von Mustergebäuden in das 21. Jahrhundert überführt. Dabei werden insbesondere regionale Wertschöpfungsketten in ländlichen Räumen, sowie aktuelle Fragestellungen zur Hygieneleistung und spezifischer Einsatzfähigkeit relevanter Holzprodukte berücksichtigt. Darüber hinaus werden Möglichkeiten zur Nutzung des Potenzials der vorhandenen Holzressourcen vorgeschlagen. Zusätzlich wird die Datenbasis zu Klima- und Ressourcenschutz der landwirtschaftlichen Bauten aus Holz aktualisiert und vertieft, und für den „Charta für Holz 2.0“- Prozess nutzbar gemacht. Ergebnis des Projekts soll ein Planungsleitfaden (siehe AP9) „Landwirtschaftliches Bauen mit Holz im 21. Jahrhundert“ sein. Der Leitfaden bezieht aktuelle Fragestellungen zu Klimaschutz, Tierwohl, regionaler Wertschöpfung, Dauerhaftigkeit des Baustoffs Holz, Ressourceneffizienz und Wirtschaftlichkeit als Querschnittsfelder ein. Durch ein interdisziplinär aufgestelltes Forschungsteam werden die Fragestellungen ganzheitlich erarbeitet.
 
Laufzeit 2020 - 2023
Bearbeitung AP3 und AP4: Lehrstuhl für Holzwissenschaft: Wanschura, Regina; Rau, Margaretha; Windeisen-Holzhauser, Elisabeth; Richter, Klaus; Weber-Blaschke, G.
  Der Projektteil der Holzforschung München hat mit AP3 „Ressourcenpotenzial“ den Fokus auf einer grundsätzlichen Charakterisierung von landwirtschaftlichen Betrieben hinsichtlich ihrer Bedürfnisse und Möglichkeiten des Bauens mit Holz. Dies soll zum einen bundesweit in Annäherung quantitativ ermittelt, zum anderen in ausgewählten Regionen auch intensiver und qualitativ untersucht werden. Es werden Akteure der bisher genutzten Wertschöpfungskette sowie die Stoffströme ermittelt und Interviews hinsichtlich der Erfolgsfaktoren und Hemmnisse geführt. Es sollen die Potenziale des Bauens mit eigenem bzw. regionalem Holz dargestellt und Empfehlungen für eine Optimierung regionaler Wertschöpfungsketten aufgezeigt werden. Mit AP4 „Holzprodukte“ liegt der Fokus auf der experimentellen Untersuchung verschiedener Holzarten und (innovativer) Holzprodukte hinsichtlich ihrer Eigenschaften, die für die besonderen Bedingungen des landwirtschaftlichen Bauens notwendig sind. Dabei kommen Laborexperimente und Feldversuche zum Einsatz. Ziel ist, die Vor- und Nachteile jeder Holzart und jedes Holzwerkstofftyps in definierten Anwendungsbereichen anhand von ausgewählten Kriterien (chemische/ physikalische/ technische Eigenschaften) für landwirtschaftliches Bauen zu katalogisieren.
Projektpartner Ruhr-Universität Bochum (Lehrstuhl für Ressourceneffizientes Bauen, Prof. Dr.-Ing. Annette Hafner) Koordination und AP2 „LCA Gebäude“: Erstellung und Validierung der LCA von landwirtschaftlichen Gebäuden verschiedener Bauweise (z.B. KomplettHolzbau und Teil-Holzbau) sowie Herausarbeitung und Darstellung zugehöriger ökologischer Kennwerte
  Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL), Institut für Landtechnik und Tierhaltung, (Arbeitsgruppe Landwirtschaftliches Bauwesen (ILT 4c), Dipl.-Ing. Architekt Jochen Simon) AP1: „Status-Quo-Analyse“: Bestandsanalyse und Datenermittlung zu den landwirtschaftlichen Nutzgebäuden für die Tier- und Lagerhaltung, Auswahl der Mustergebäude und Harmonisierung des Datenmaterials, sowie AP8: „Wirtschaftliche Tragwerke“: Entwicklung exemplarischer Tragwerksvarianten unter dem Aspekt der Wirtschaftlichkeit
  Freie Universität Berlin (FUB), Fachbereich Veterinärmedizin, Institut für Tier- und Umwelthygiene (Prof. Uwe Rösler)
  Friedrich-Loeffler-Institut (FLI), Bundesforschungsinstitut für Tiergesundheit (Prof. Dr. Franz J. Conraths) AP5 „Hygiene“: Prüfung der Eigenschaften von Holzbaustoffen im Hinblick auf Hygieneanforderungen in der landwirtschaftlichen Erzeugung, Vergleich von Holz mit anderen Baustoffen (Stahl, Kunststoff, Beton) sowie Vergleich der Wirkung unterschiedlicher Oberflächenstrukturen von Holzprodukten
  TU München, Fakultät BGU, Lehrstuhl Holzbau und Baukonstruktion (Prof. Dr.-Ing. Stefan Winter, Dr.-Ing. Philipp Dietsch, Dipl.-Ing. MA Architekt Stephan Ott) AP6: „Dauerhafte Konstruktionen“: Konstruktionsarten und Verbindungstypen zu besonderen Beanspruchungssituationen für das landwirtschaftliche Bauen mit Holz, sowie AP7 „Design for Reuse“: Design for Reuse von landwirtschaftlichen Gebäuden in Holzbauweise (Kaskadennutzung)
  Das Projekt wird von einigen Institutionen sowie Interessensverbänden inhaltlich unterstützt, z.B. vom Landesinnungsverband des Bayerischen Zimmererhandwerks, von der Cluster-Initiative Forst und Holz in Bayern gGmbH mit proHolz Bayern, vom Deutschen Holzwirtschaftsrat (DHWR) und von der Studiengemeinschaft Holzleimbau e.V. (CCT Council of Timber Technology).
Projektträger Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR)
   
Gefördert durch
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Grüne Bioraffinerie: Nutzbarmachung von Presswasser für chemische und biotechnologische Zwecke

   
  Die mechanische Trocknung von Hackschnitzeln in einer Quetsche ist eine innovative Technik, um den Heizwert der Schnitzel energie- als auch kosteneffektiv zu erhöhen. Das dabei in großen Mengen anfallende Presswasser hat allerdings einen hohen Gehalt an Mineralien und gelösten organischen Substanzen. Was eine Entsorgung über Kläranlagen schwierig gestaltet, ist jedoch industriell und pharmakologisch potentiell höchst interessant. Die Charakterisierung und Nutzbarmachung dieser Stoffe für chemische und biotechnologische Anwendungen mithilfe der Bioraffinerie ist deshalb das erklärte Ziel dieses vom "Kuratorium für forstliche Forschung" geförderten Projektes.
Zur Isolierung der organischen Substanzen im Presswasser werden verschiedene physikalische wie chemische Trennmethoden, z.B. präparative Chromatographie oder Zerschäumungsanalyse, eingesetzt und die isolierten Komponenten anschließend mithilfe analytischer Verfahren wie der Massenspektrometrie identifiziert. Hierbei sind für industrielle oder pharmakologische Zwecke z.B. Lignane und Terpene besonders interessant.
Des Weiteren soll das Presswasser in der Flüssigkultivierung cellulolytischer Pilze Bestandteile etablierter Flüssigmedien ersetzen. Dabei geht es insbesondere um sog. Inducer, die im Rahmen der industriellen Enzymproduktion einen großen Kostenpunkt verursachen. Weitere Untersuchungen im Zusammenhang mit diesen Pilzen schließen die Analyse des Transkriptoms mithilfe von RNA-Sequenzierung (next-gen sequencing) und das Testen von Verbindungen aus dem Presswasser auf ihre Hemmwirkung gegen diese Pilze mit ein.
Laufzeit September 2017 – Dezember 2021
Bearbeitung Reppke, Manfred; Pilgård, Annica; Benz, J. Philipp; Windeisen-Holzhauser, Elisabeth; Richter, Klaus
Finanzierung Bayerisches Staatsministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten (StMELF)
 
 
 

Analyse von Holzchemie-Klebstoff-Interaktionen und ihre Auswirkung auf kohäsive und adhäsive Bindungen

Das Hauptziel des Forschungsvorhabens besteht darin, fehlende grundlegende Kenntnisse zu Wechselwirkungen zwischen Holzinhaltsstoffen und Klebstoffen für die Verklebung wichtiger einheimischer Holzarten bereitzustellen.

   
Zur Analyse kohäsiver Bindungen wird eine Kombination aus ATR-FTIR-Spektroskopie und Rheologie eingesetzt. Damit sollen Informationen zur chemischen Reaktion und zum Aushärtungsverhalten von Holz-Klebstoff-Kombinationen gewonnen werden. Ergänzend werden thermische Analysen (z.B. DSC) sowie Untersuchungen mit Pyrolyse-GC/MS durchgeführt. Zur Bewertung adhäsiver Bindungen werden Oberflächenpolaritäten und Adhäsionsenergien (Kontaktwinkelmessungen, AFM) bestimmt sowie Festigkeitsversuche und mikroskopische Untersuchungen durchgeführt. Die Verklebung ist eine Schlüsseltechnologie in vielen Bereichen, so auch in den Branchen „Holz im Baugewerbe“ bzw. „Industrielles Holzbauwesen“. Verbesserte Kenntnisse zur dauerhaften Verklebung verschiedener Holzarten können in einer höheren Prozess- und Produktsicherheit resultieren und die stoffliche Verwendung des Rohstoffs Holz fördern. Darüber hinaus soll die Verklebung alternativer Holzarten zur Fichte die Entwicklung neuer Produkte mit erhöhter Leistungsfähigkeit oder Dauerhaftigkeit, eine zunehmende Konkurrenz zu anderen Werkstoffen und somit eine Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit ermöglichen.
Laufzeit Februar 2017 – Juli 2020
Bearbeitung Özparpucu, Merve; Windeisen, Elisabeth; Richter, Klaus
Finanzierung Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)