REGULUS Teilprojekt ISAR

Hintergrund des Projekts

Die Nachfrage nach biogenen Ressourcen nimmt zu. Der Rohstoff Holz wächst zwar nach, ist jedoch durch Anbauflächen und Zuwachsraten limitiert. Daher gewinnt die Kreislaufführung und die Kaskadennutzung von Holz zunehmend an Bedeutung. Derzeit wird Altholz in Bayern zu 80% energetisch und nur zu 20% stofflich genutzt. Mit einem höheren Anteil bei der stofflichen Nutzung von Altholz kann einer möglichen Ressourcenverknappung entgegengewirkt werden Mit jeder zusätzlichen Nutzungskaskade steigt die Klimaschutzleistungen des Rohstoffs Holz an. Seitens der Industrie bestehen jedoch Hürden und wenige, ressourcenbezogene und wirtschaftliche Anreize, höherwertige stoffliche Nutzungskonzepte zu entwickeln.

Hier setzt das Forschungsvorhaben ISAR an: Neue Altholz-Innovationspfade werden erarbeitet, die technisch und wirtschaftlich umsetzbar, sowie ökologisch und gesellschaftlich geeignet sind. Um die Produkt- und Technologieentwicklung für externe Ideen und Knowhow zu öffnen, wird der Open-Innovation-Ansatz angewendet. Die Innovationspfade bzw. die Produkte und Verfahren werden in Reallaboren der Praxispartner in Bayern evaluiert und optimiert. Die Ergebnisse beider Phasen dienen der Erstellung einer Transformations-Roadmap, die u. a. Optimierungspotenziale und Maßnahmen für eine Implementierung des Konzepts in der Praxis aufzeigen soll.

Projektziel

Neben der Modellierung des zukünftigen Altholzaufkommens und der Optimierung der Altholzwertschöpfungskette werden drei Innovationspfade verfolgt, wovon die ersten beiden an der THRO zusammen mit Partnern aus der Industrie erforscht werden:

IP1:      dimensionserhaltende Nutzung von Altholz

IP2:      Altholz in der Bioraffinerie

IP3:      Altholz als Substrat für Pilzmycel basierte Werkstoffe

Drei Professuren und das Zentrum für biobasierte Materialien (ZBM) sind hieran beteiligt.

Dabei verfolgt die Professur für Massivholzver- und Massivholzbearbeitung die Sortierung und Aufbereitung von Altholz mit Schwerpunkt auf einer dimensions-erhaltenden Vollholz-Verwendung und -Verwertung bis zur Entwicklung eines Produktes und parallel die Steigerung der Recyclingholzhackschnitzel in Menge und Qualität (Innovationspfad 1).

Die Professur für angewandte Chemie untersucht die Nutzung von Altholz als Rohstoff für den chemischen Aufschluss in Bioraffinerien und untersucht zusätzlich die Potenziale von Altholz als Substrat für Pilzmyzel-basierte Werkstoffe (Innovationspfad 2/3).

Die Professur für Nachhaltige Produktentwicklung und Management konzipiert und modelliert nachhaltige Geschäftsmodelle unter anderem für die oben beschriebenen neuen Innovationspfade. Zusätzlich untersucht sie zusammen mit dem ZBM die technologischen Optimierungsmöglichkeiten der Altholz-Prozesskette und bringt Erkenntnisse aus diesen Arbeiten in die zu entwickelnde dynamische Altholz Systemsimulation ein.

Ziel des Projekts ist es neue Geschäftsmodelle für innovative stoffliche Altholz-Nutzungspfade zu entwickeln. Bestehende Wertschöpfungsketten zu verlängern und neue zu kreieren um den Wandel von einer linearen zu einer zirkulären Holznutzung weiter zu gestalten.

Projektablauf

Das interdisziplinäre und zwischen Wissenschaft und Industrie abgestimmte methodische Vorgehen der Forschungsgruppe ISAR basiert in der 3-jährigen Forschungsphase auf dem Open Innovation Ansatz, um die Produkt- und Technologieentwicklung für externe Ideen und Knowhow in den Innovationspfaden zu öffnen und um das Innovationskonzept zu entwickeln. Hierfür werden verschiedene Produktideen für die dimensionserhaltende Altholz-Nutzung entwickelt. Parallel werden durch ein offenes Technology Screening chemische Aufschlussverfahren und die Herstellung von Pilzmyzel-Altholz-Kompositen zwischen Wissenschaft und Unternehmen (Praxispartner) eruiert und analysiert.

Für eine ganzheitliche Entscheidungsfindung werden die Innovationspfade um modellierte Altholzströme, resultierende Anforderungen an die Altholzaufbereitung und -logistik, ökologische Bewertungen, Akzeptanzanalysen und eine Geschäftsmodell-Detaillierung ergänzt und die Einflussfaktoren auf den Altholzmarkt durch dynamische Simulation analysiert.

Die Clusterinitiative Forst und Holz sowie assoziierte Wissenstransferpartner, z. B. Chemie-Cluster Bayern und der BioCampus Straubing fungieren als Initiatoren der Open Innovation mit kollaborativen Plattformen. In der 2-jährigen Umsetzungsphase werden die ausgewählten Produkte und Verfahren der Innovationspfade mit den Praxispartnern in Reallaboren evaluiert, um weitere Optimierungen vorzunehmen und die Erkenntnisse auf andere Regionen zu transferieren.

Innovation

Das ISAR-Projekt entwickelt für das Untersuchungsgebiet Bayern neue Innovationspfade für Altholz, die in einer anschließenden 2-jährigen Phase in Reallaboren getestet werden. Die THRO erarbeitet hier vertiefte wissenschaftliche Grundlagen, welche nötig sind, um zusammen mit den Partnern der Industrie angewandte interdisziplinäre Forschung zu betreiben. Konkret bedeutet dies die Schaffung der Wissensgrundlage für angepasste Logistikkonzepte (inkl. Redistributionslogistik) und die Erarbeitung von gesicherten technischen Grundlagen für eine langfristige dimensionserhaltende Altholznutzung.

Zudem soll durch die Umsetzung des chemischen Holzaufschlusses und der instrumentellen Analytik von Altholz und seinen Bestandteilen das Wissen rund um die stofflich chemische Nutzung von Altholz erarbeitet und in die Industrie transferiert werden.

Ein weiteres erwartetes Ergebnis ist die Entwicklung eines regionalen Innovationskonzepts zur optimierten (stofflichen) Altholznutzung am Beispiel Bayerns. Dieses zeigt auf, wie sich die Ergebnisse in die Praxis überführen lassen und stellt so dar, wie eine Übertragung auch auf andere Regionen möglich ist.

Durch die interdisziplinäre Zusammensetzung des Verbundes und die Beteiligung von Cluster-Organisationen, Wissenschaft und Industrie sind sowohl eine breite Präsenz „auf der Fläche“ sowie eine starke und strukturell umfassende Vernetzung und Akzeptanz in der Region vorhanden. Die Nutzung von Holz ist aufgrund der Struktur der bayerischen Holzwirtschaft eng mit dem Thema "Regionalität" verknüpft. Wertschöpfungsketten mit unter anderem kurzen Transportentfernungen garantieren einen geringen ökologischen Fußabdruck und ermöglichen die Schaffung neuer Arbeitsplätze, insbesondere im ländlichen Raum.

Die Fördermaßnahme Regulus

Mit der Fördermaßnahme „REGULUS - Regionale Innovationsgruppen für eine klimaschützende Wald- und Holzwirtschaft", greift das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Strategie zur Forschung für Nachhaltigkeit (FONA) Herausforderungen in den deutschen Wäldern auf, die durch zunehmende Stürme, extreme Dürren, hohe Temperaturen und Schädlingsbefall bedroht sind. Gefördert werden aktuell fünf überregionale Innovationscluster, die durch ein wissenschaftliches Querschnittsvorhaben unter Koordinierung des Thünen-Institutes für Holzforschung begleitet werden.