Hochschule für nachhaltige Entwicklung Eberswalde
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Nachhaltige Produktion und Nutzung von Naturstoffen

Nachhaltige Gewinnung, Verarbeitung und verfahrenstechnische Gestaltung von Werkstoffen und Produkten auf Naturstoffbasis

Im Rahmen des Forschungsschwerpunktes 2 befasst sich die Hochschule, aufbauend auf die vom Forst bereitgestellten Grundlagen, mit der nachhaltigen Gewinnung, Verarbeitung und verfahrenstechnischen Gestaltung von Werkstoffen und Produkten auf Naturstoffbasis und damit verbunden mit den verfahrenstechnischen Methoden der Naturstoffbe- und -ver-arbeitung sowie der energetischen Nutzung. Dies geschieht unter dem Aspekt der nutzungsorientierten und ressourceneffizienten Ausnutzung des Rohmaterials Holz und anderer lignocelluloser Materialien bei minimalem Werkstoffeinsatz und optimierten Material- und Werkstoffeigenschaften. Das Projekt „Erneuerbare Energien aus forst- und landwirtschaftlicher Biomasse im Kontext regionaler Entwicklungen“ verknĂŒpft die nachhaltige Verwendung von Biomasse — auch im Sinne eines Kaskadenansatzes — mit ForschungsaktivitĂ€ten des Forschungsschwerpunktes zur nachhaltigen Entwicklung des lĂ€ndlichen Raumes.

Als einzige Lehr- und Forschungseinrichtung Nordostbrandenburgs auf dem Gebiet der ingenieurwissenschaftlich fokussierten Materialforschung und Entwicklung verknĂŒpft die Hochschule moderne Methoden und AnsĂ€tze der Materialforschung und Entwicklung aber auch verfahrenstechnisch orientierte Prozesse entlang der betrieblichen und industriellen Wertschöpfungskette sowie der Produktentwicklung. Dabei werden Holz und holzanaloge Rohstoffe nachhaltig, verwendungsorientiert und ressourceneffizient zu neuartigen Werkstoffen und Produkten weiterentwickelt, um dem breiten, leistungsfĂ€higen und modernen Anforderungsprofil fĂŒr Produkte aus nachwachsenden Rohstoffen gerecht zu werden sowie parallel dazu eine Sequestrierung von Kohlendioxyd zu erreichen.

Hier werden drei Wege verfolgt: zum einen erfolgt eine Optimierung der verfahrens- und verarbeitungstechnischen Fertigungs- und Wirtschaftsprozesse selbst und zum anderen wird daran gearbeitet, Rohstoffe oder Halbfertigprodukte so zu modifizieren, dass diese den sich verĂ€ndernden Anforderungen angepasst werden. Mit dem Leitprojekt Bioenergie wird dem Ganzheitsprinzip „Nachhaltigkeit-Versorgungssicherheit-Wirtschaftlichkeit“ entsprochen.

Ziel im Forschungsschwerpunkt ist es durch eine moderne, den sich Ă€ndernden wirtschaftlichen und technologischen Randbedingungen angepasste Studentenausbildung sowie ĂŒber Forschungsvorhaben, Patente sowie Innovationstransfer Impulse fĂŒr die Branche zu setzen und damit Innovationen zu ermöglichen.

An dieser Stelle sind die Gesichtspunkte der VerknĂŒpfung von Grundlagen- und anwendungsorientierter Forschung und der daraus abgeleiteten Entwicklung von gewerblichen Anwendungen zu nennen. In diesem Zusammenhang werden komplexe ZusammenhĂ€nge, wie zum Beispiel die stofflich-strukturelle Modifizierung der Ausgangsmaterialien in Zusammenhang mit der Entwicklung von Bearbeitungsverfahren neu entwickelter Werkstoffe betrachtet.

Leistungsangebot

Die ForschungsaktivitĂ€ten innerhalb dieses Forschungsschwerpunktes können somit in fĂŒnf wesentliche Kernthemen fokussiert werden:

1. Forstliche und landwirtschaftliche Grundlagen zur Bereitstellung, Anpassung und Optimierung des Rohstoffaufkommens

2. Grundlagenorientierte Materialforschung und Entwicklung in Bezug auf Holz und holzanaloge Werkstoffe

3. Verfahrenstechnisch orientierte Prozess- und Produktentwicklung entlang betrieblicher Wertschöpfungsketten

4. Angewandte verarbeitungstechnische Anpassung von Fertigungsprozessen, insbesondere unter Beachtung computergestĂŒtzter Systeme

5. Potentialstudien und Methodenentwicklung zur Nutzung und Gewinnung von Erneuerbare Energien aus forst- und landwirtschaftlicher Biomasse

 

Zu 1. Forstliche und landwirtschaftliche Grundlagen zur Bereitstellung, Anpassung und Optimierung des Rohstoffaufkommens:

Durch anwendungsorientierte, waldbezogene Forschung beteiligt sich die Hochschule an der Entwicklung und Umsetzung von innovativen Konzepten eines ganzheitlichen Ökosystemmanagements, welches die Bewirtschaftung von WĂ€ldern einschließt. Die Forschung orientiert sich an wichtige Ideen und Methoden der nachhaltigen, naturorientierten und auf standörtlicher Grundlage basierenden Forstwirtschaft. Die praxisbezogene Forschung ist in zahlreichen Projekten unmittelbar mit dem Gedanken der Nachhaltigkeit verknĂŒpft. Dabei ist waldwachstumskundliche Forschung zusehends im Kontext der raschen anthropogenen KlimaverĂ€nderungen zu sehen. Die Fragestellungen zur Anpassung von genutzten WĂ€ldern an den Klimawandel und Überlegungen zur zielgerichteten Entwicklung von MischwĂ€ldern stehen dabei im Vordergrund. Die festgestellten hohen Potenziale fĂŒr die Produktion von schnellwachsenden Baumarten auf landwirtschaftlichen FlĂ€chen werden auf ertragskundlichen VersuchsflĂ€chen zur Agrarholzproduktion untersucht.

Der Einsatz automatischer real-time-Navigation in der eingriffsverknĂŒpften Waldinventarisierung oder die Entwicklung regionaler sensorgestĂŒtzter Informationssysteme sind Entwicklung der Informationstechnologie und ihrer Anwendung in Forstwirtschaft bzw. Ökosystemmanagement, Naturschutz und rĂ€umlicher Planung.

 

Zu 2. Grundlagenorientierte Materialforschung und Entwicklung in Bezug auf Holz und holzanaloge Werkstoffe:

Im Bereich der grundlagenorientierten Materialforschung und Entwicklung wird sich in aktuellen Forschungsprojekten mit Fragestellung zur Modifikation von Holz auseinandergesetzt. Hierbei stehen chemische und physikalische Modifikationsprozesse sowie Kombinationen aus beiden im Vordergrund. Weitere Arbeitsgebiete sind Holzbiologie und Holzschutz (inkl. PrĂŒfungsmethoden zum biologischen Verhalten), Physik des Holzes (inkl. der Adaption und Weiterentwicklung moderner Messmethoden in der Holzphysik), Weiterentwicklung von Holztrocknungsprozessen, sowie chemische bzw. ultrastrukturelle Eigenschaften der Hölzer. HierfĂŒr stehen moderne PrĂŒfmethoden der Holzbiologie, Holzphysik und Holzchemie zur VerfĂŒgung.

 

Zu 3. Verfahrenstechnisch orientierte Prozess- und Produktentwicklung entlang betrieblicher Wertschöpfungsketten:

Verfahrenstechnisch orientierte Prozess- und Produktentwicklungen erfolgen unter starken Anwendungsbezug unter BerĂŒcksichtigung der gesamten Wertschöpfungskette. Hierbei wird unter material- und energieeffizienten Gesichtspunkten die nachhaltige Nutzung von Holz und anderen holzanalogen Materialien in einem strukturierten Kreislauf, insbesondere auch im Sinne einer Kaskadennutzung, vertreten. Dabei wird darauf abgezielt, einerseits die Struktur-Eigenschafts-Beziehungen der Rohstoffe besser zu verstehen und andererseits aus diesen Erkenntnissen neue Verfahren und Materialien (Verbundmaterialien) zu generieren. Wichtige Aspekte sind moderne FĂŒgetechnologien, insbesondere Kleben, Bauteil- und Produktanalysen zur Optimierung der Herstellungsprozesse und der Produkte sowie die Implementierung neuartiger Fertigungsmethoden, z.B. Laser- oder Plasmatechnologie, in die holzbe- und -verarbeitende Industrie.

 

Zu 4. Angewandte verarbeitungstechnische Anpassung von Fertigungsprozessen, insbesondere unter Beachtung computergestĂŒtzter Systeme:

Bei der angewandten verarbeitungstechnischen Anpassung von Fertigungsprozessen werden mit hochmodernen Werkzeugmaschinen neue Produkte entwickelt oder Nullserien gefertigt bzw. Produktionsstrategien entwickelt. Neue Entwicklungen und individuelle konstruktive Lösungen werden geprĂŒft und optimiert. Im Technikum des Fachbereichs Holztechnik der Hochschule steht dafĂŒr eine Vielzahl von Spezialmaschinen zur VerfĂŒgung.

 

Zu 5. Potentialstudien und Methodenentwicklung zur Nutzung und Gewinnung von Erneuerbare Energien aus forst- und landwirtschaftlicher Biomasse:

Schnellwachsenden Baumarten auf AckerflĂ€chen (Agrarholz/Kurzumtriebsplantagen) stellen eine bedeutende potentielle Quelle fĂŒr eine nachhaltige Steigerung des Angebots an holzartiger Biomasse in Brandenburg dar. Die HNEE validiert diese AnsĂ€tze in verschiedenen Forschungsprojekten. Ein Ziel ist dabei VorzugsflĂ€chen und Nutzungspotentiale fĂŒr die Agrarholzproduktion in der Landwirtschaft weitrĂ€umig zu identifizieren und den Zusammenhang zwischen Wasserversorgung und Biomasseaufbau auch im Hinblick auf die Transpirationsleistung zu untersuchen. Neue FlĂ€chenpotentiale, z.B. unter Stromleitungstrassen oder Schutzstreifen, werden erschlossen und kostenintensiver Pflegemaßnahmen substituiert. WeiterfĂŒhrend erfolgen Untersuchungen zum Anbau von Agrarholz-VersuchsflĂ€chen unter Praxisbedingungen in Brandenburg sowie die Optimierung der Verwertung von Biomasse in der Kraft-WĂ€rme-Kopplung.

Anhand der Analyse des FuE-Potential biogener Kraftstoffe werden regionale Wertschöpfungsketten sowie deren vorhandene Fehlstellen und kĂŒnftige Erweiterungspotentiale identifiziert. Ein Hauptaugenmerk liegt dabei auf der engen Verbindung industrieller Abnehmer zu ihren landwirtschaftlichen Zulieferern, welche die erforderliche Biomasse kontinuierlich und in großen Mengen bereitstellen. Aufbauend auf den empirischen Befunden werden, neben betrieblichen Handlungsempfehlungen zur Komplettierung und Erweiterung vorhandener Wertketten, insbesondere wirtschaftspolitische Schlussfolgerungen zur Entwicklung der Biokraftstoffproduktion gezogen.

DarĂŒber hinaus weist der Hochschule umfangreiche Kompetenzen im Bereich der Kriterien des Nachhaltigen Bauens unter Nutzung von Holz, der internationale Normung, der Ermittlung von Anforderungen an die Material- und Produktbewertung sowie von Produkt- und Prozessbewertungs- und Zertifizierungssysteme. Letzteres bis zur Life-Cylce-Assessment-Analyse (LCA) ganzer Prozessketten oder von Produkten.