Repola
Medical gear made circular
– Anselm Wohlfahrt –
Repola ist ein Service für zirkuläre, medizinische Einwegprodukte aus vier unterschiedlichen PLA Kunststoffmischungen. Die Mischungen sind dabei auf die Bereiche Patient*innenpflege, Textilien für den Operationsbedarf, Kunststoff für Einwegbesteck, wie Pinzetten, Skalpells und Einwegscheren, sowie für eine Anwendung als Verpackung zugeschnitten.
Jeder Kunststoff besitzt eine andere Farbe und wird klinikintern in jeweils kunststoffeigenen Sammelbehältnissen gesammelt. Da für den anschließenden wertstofflichen Recyclingprozess eine Sortenreinheit von 95% benötigt wird, werden die Kliniken mit finanziellen Anreizen für eine sortenreine Sammlung belohnt. So können die technischen Herausforderungen im wertstofflichen Recycling mit dem Bestreben der Abfallreduktion und Kosteneinsparungen in medizinischen Einrichtungen verbunden werden. Innerhalb des lösungsmittelbasierten Recyclings der vier einzelnen PLA-Mischungen, können diese wieder in ihre Ausgangsmaterialien PLA und Additive zerlegt werden.
full circle
designing full circle(s) with and for (regional) bioplastics
Semesterprojekt
Komplexes Gestalten, Wintersemeser 2020/21
bei Prof. Mareike Gast, Karl Schikora
ab 3. Studienjahr Bachelor, ab 1. Studienjahr Master
Vielversprechende Biokunststoffe befinden sich in der Entwicklung, um der derzeitigen Einbahnstraße Kunststoff zu entkommen: Solche, die (bedenkliche) Standardkunststoffe durch biologisch abbaubare Kunststoffe und/oder aus nachwachsenden Rohstoffen ersetzen; solche, die von Mikroorganismen aus dem CO2 der Luft synthetisiert werden, deren Eigenschaften biotechnologisch vielfältig einstellbar sind; solche, die sich nach Bedarf im Körper oder untergepflügt im Boden auflösen oder abgebaut werden; oder solche, die recycling-freundliche Klebeschichten erlauben, ...
Jedoch hängt die tatsächliche Kreislauffähigkeit dieser Biokunststoffe nicht nur an ihren technologischen Potentialen. Die allgemeine Akzeptanz, die bewusste Nutzung, die Rücknahme- und Recyclingstruktur, das Geschäftsmodell, die Vernetzung aller Akteure und nicht zuletzt die Produktgestaltung sind ebenso entscheidend dafür, ob die verwendeten Materialien tatsächlich zirkulieren – das Design for Cycability.
Wir haben es uns zur Aufgabe gemacht, vielfältige Konzepte für Anwendungen und Produkte aus zirkulierenden Biokunststoffen für (regionale) Kreisläufe zu entwickeln. Ausgangspunkt stellten ausgewählte Biokunststoffe und -systeme dar.
Ziel war die Entwicklung von realistischen, zukunftsweisenden, herausfordernden und auch kritischen Konzepten für kreislauffähige Produkte, Anwendungen und/oder Systeme mit dem jeweiligen Biokunststoff. Materialströme wurden gelenkt, Geschäftsmodelle erdacht, Produkte gestaltet, Akteure vernetzt und die vielschichtigen Aspekte berücksichtigt. Die Themen Konsum, Suffizienz, Regionalität, Lang- bzw. Kurzlebigkeit, Recycling und Kreislaufwirtschaft wurden mit konkreten Szenarien beantwortet und deren Potentiale zur Diskussion gestellt.
Themenfelder + Partner:
1 Proteinbasierte Biokunststoffe
AG Pietzsch, MLU Halle-Wittenberg
2 Bakteriencellulose
ScobyTec, Leipzig
3 Chitosan: Biokunststoff aus Chitin
madebymade, Leipzig
4 PA10.10 + Flachs: Biobasiertes Faserverbundmaterial
Fraunhofer IMWS, Halle
5 PHB: Bakteriell produzierter Biokunststoff
HKI Biotechnikum, Jena
6 PLA: Biokunststoff aus Polymilchsäure
Fraunhofer UMSICHT, Oberhausen
SIMBIÒSI
Local materials based on intercropping farming
– Caterina Plenzick –
Pflanzen sind resiliente Organismen, sie leben in absoluter Kontinuität und in totaler Gemeinschaft mit der Umwelt, indem sie Symbiose mit anderen Lebewesen eingehen.
Wie würde ein Rohstoff- und Materialkreislauf für PLA Bio-Kunststoffe funktionieren, wenn dieser auf den Prinzipien des Mutualismus basieren würde? Würden die daraus entstehenden wirtschaftlichen und sozialen Systeme resilienter sein?
Aufbauend auf diese Fragen ist SIMBIÒSI entstanden, ein Konzept zur Entwicklung von PLA Compounds, basierend auf lokalen Ressourcen und integriert in lokale Kreisläufe in der süditalienischen Region Campania.
Zentral in dem Konzept ist die Gewinnung der benötigten Rohstoffe, welche, inklusive Additive, Farbstoffe und Verstärkungsfasern, pflanzenbasiert sind. Nach der Intercropping-Methode werden einheimische Kulturpflanzen angebaut, die bereits für die regionale Wirtschaft wichtig sind. Ein derartiger Anbau und eine solche Nutzung dieser Ressourcen hat nicht nur ökologische Vorteile, wie die Erhaltung der Biodiversität, sondern trägt auch dazu bei, einen kreislauffähigen Markt für die Kunststoffe zu schaffen, in dem die Rohstoff- und Materialströme in ein rekonfiguriertes Netzwerk aus verschiedenen lokalen Akteuren eingebettet werden.
Gluta
Anwendungspotentiale von glutenbasiertem Biokunststoff
– Amon Zänker & Charlotte Bolinski –
Glutenbasierter Biokunststoff besitzt ein breites Anwendungsspektrum, das mithilfe prototypisch durchgeführter Materialexperimente bewiesen wurde. So konnten schaumstoffähnliche Strukturen und Luftpolster, Glutendrucke sowie Kompositmaterialien hergestellt werden. Aufgrund der breitgefächerten Materialeigenschaften wie hohe Stoßabsorption und Füllkraft sowie detaillierter Abformungsgrad zeigen die Ergebnisse von Gluta vielfältige Anwendungsmöglichkeiten für Biokunststoff auf Glutenbasis auf, beispielsweise für den Transport oder die Lagerung empfindlicher Güter der Lebensmittel- oder Elektronikindustrie oder als Ersatz von herkömmlichem Kunststoff in bestimmten Sanitärprodukten. Eine industrielle Optimierung der einzelnen Arbeitsschritte in der Herstellung des Biokunststoffs erlaubt eine Vision weiter verbesserter Materialergebnisse, eines breiteren Produktportfolios und eine erhöhte Kreislauffähigkeit der Produkte.
Fomu
der Menstruationsschwamm für die Heimkultur
– Dean Weigand –
Fomu, der Menstruationsschwamm für die Heimkultur, ist die fiktive Idee eines mehrfachverwendbaren Menstruationsproduktes aus dem Biokunststoff Bakteriencellulose. Durch einen fermentativen Prozess mit einem cellulosebildenden Bakteriums wird die Bakteriencellulose in eine dreidimensionale Schaumstruktur bewachsen gelassen. Die dabei entstandenen Nebenprodukte werden wieder in vorherige Prozesse eingespeist oder dienen zur Desinfektion sowie Aufbewahrung der entstandenen Schwämme.
Neben dem Vertrieb der fomu Schwämme stellt die Online Plattform fomu neben Anleitungen und Informationen rund um das Thema Menstruation, ein Applikatorset für die unkomplizierte Nutzung unterwegs und ein Set sowie Materialien zur Herstellung der fomu Schwämme zuhause bereit.
Das Projekt fomu, der Menstruationsschwamm für die Heimkultur, soll menstruierenden Personen, neben dem Aspekt des offeneren Umgangs mit der Thematik, ein Tool an die Hand geben, aus dem schier unausweichlichen Kreislauf des Kapitalismus, mit dem gängige Menstruationsprodukte in Verbindung stehen, auszubrechen.
AT THE BORDER OF MYSELF
ein Zukunftsszenario zwischen Mensch, Natur und Maschine
– Elena Bangel –
Das Projekt „at the border of myself“ beschäftigt sich mit den fließenden Grenzen zwischen Mensch, Natur und Technik, zwischen Natürlichem und Künstlichem, Echtem und Unechtem. Inwieweit gehen wir Symbiosen mit der Umwelt ein? Wie beeinflussen uns Mikroorganismen? Wie interagieren sie mit uns? Bildet die Haut eigentlich die Grenze des Menschen? Und was, wenn wir unsere Bakterien weitergeben?
In Form eines experimentellen Kurzfilms, zusammen mit einem Ausstellungskonzept, setze ich mich mit diesen Fragen auseinander. In meinem Zukunftsszenario ist die Erde für den Menschen fast unbewohnbar geworden. Menschen brauchen, um die eigene Haut zu schützen, eine zweite Haut. Diese Haut besteht aus Bakteriencellulose. Ist die Haut getrocknet, gibt man sie an humanoide Maschinen weiter. Im Szenario wird unsere Abhängigkeit von Mikroorganismen sichtbar und erlebbar und auch die Grenzen zwischen Mensch und Maschine werden hinterfragt.
CANNATHO - CX 1
die Reise der Radunterhose
– Fridolin Richter –
Die Radunterhosen CX Eins der Firma CANNATHO sind eine Erfindung für Radlerinnen und Radler die gern bequem auf dem Fahrrad sitzen möchten, welche die auch am Wochenende gern eine Radtour planen. Die CX Eins kann man unter der Hose tragen oder auch mit einer normalen Unterhose darunter. Somit figuriert die CX Eins neue Anwendungsfelder. Die CX Eins werden aus einem Verbund aus Hanf und Polyamid in einem automatisierten Verfahren gestrickt. Viele Radhosen entstehen auf einer langen Strickware aneinander und sehr simpel können die Radhosen voneinander gelöst werden. Außerdem kommt die Radhose ohne eine Naht aus. Somit ist wenig Handarbeit beim Prozess der Herstellung nötig. Die Radunterhose ist der Anfang einer Reise zu einer beeindruckenden Wandlungskette der Hose als treuer Begleiter auf neuen Touren mit dem Rad.
AGGREGAT
Polymorphie im Gepäck
– Hannah Kannenberg –
Der Rucksack Aggregat steht beispielhaft für die variablen Anwendungsmöglichkeiten des Biokunststoffes PHB. Durch den modularen Aufbau des Rucksacks werden polymorphe Strukturen miteinander kombiniert und verschiedene Funktionen im Monomaterial realisiert. Das Konzept orientiert sich an einem Zukunftsszenario, in dem der Biokunststoff bereits fester Bestandteil der industriellen Massenproduktion ist.
Die Gestaltung berücksichtigt eine Kreislauffähigkeit durch die Verwendung von Recyclat bei der Herstellung und die leichte Reparierbarkeit des Rucksacks. Dabei werden Konsument/innen aktiv in den Prozess des Recyclings eingebunden und an die Vorteile der Wiederverwendung herangeführt. Außerdem ermöglicht Aggregat eine Individualisierung des Produktes in Form, Farbe und Funktion, wodurch sich der Rucksack an die sich verändernden Bedürfnisse der Konsument/innen anpassen lässt. Ziel ist die möglichst lange Nutzung des Materials vor der Rückführung durch mechanisches oder chemisches Recycling in den Produktkreislauf.
ChitoWool
Akustikmodule zur Wertschöpfung von Wolle und Chitosan
– Lara Herrmann –
In der Kombination mit Chitosan kann Schafwolle auf neue Weise geformt werden. Daraus ergeben sich neue Anwendungsmöglichkeiten, bei denen Wollen von verschiedenen Schafrassen und Qualitäten genutzt werden können. Dadurch wird dem Problem entgegengewirkt, dass viele regionale Schafhalter:innen die anfallende Wolle nur schwer verkaufen oder sinnvoll nutzen können. Sie schließen sich dafür in Form einer Kooperative mit Unternehmen aus der Region zusammen. So wird die Verarbeitung der Wolle zu recyclebaren Akustikobjekten ermöglicht, die ausschließlich aus Wolle und Chitosan hergestellt werden können. Diese Akustikobjekte sind individuell gestaltbar in ihrer Anordnung und Farbigkeit. Das System aus Stangen und Modulen erzeugt eine gewebehafte Anmutung. Der Entwurf nimmt Bezug darauf, dass Wolle seit jeher zu Stoffen weiterverarbeitet wird und in dieser Form hohe Wertschätzung genießt.
Luminaire-Cycle
PLA Biokunstoff für kreislauffähige LED Leuchten
– Lukas Keller –
Die für einen zirkulären Lebenszyklus gestalteten Leuchtmittel des Luminaire-Cycle basieren auf der Verwendung einzeln austauschbarer LEDs. Dies reduziert den anfallenden Abfall auf ein Minimum und ermöglicht eine lange unabhängige Nutzung der Leuchten. Die auf kupferbeschichtete Kunststoffclips gelöteten Dioden können über Steckverbindungen in LED-Paneelen oder je nach Leistungsstärke in passiv gekühlten Fassungen eingesetzt werden. Die Paneele und Fassungen bestehen aus Aluminium und PLA Kunststoff.
Die Bauteile sind auf Langlebigkeit ausgelegt und lassen sich wiederverwenden, dies ermöglicht das Zirkulieren der Komponenten in einem Pfandsystem. Der PLA-Diffusor Körper der Beispielleuchten lässt sich am Ende der Nutzung spielerisch zerkleinern und mit den Komponenten rückversenden und recyceln.
madeLocal
Chitosan - Potentiale für regionale Strukturen
– Max Greiner –
madeLocal beschäftigt sich mit der Idee einer Fusion aus Insektenfarm, Chitosanproduktion und Verarbeitung. Das fiktive Unternehmen ist ein Kollektiv von Gestalter:Innen und Naturwissenschaftler:Innen und hat sich auf die Entwicklung von regionalen, kreislauffähigen Kooperationen im Kontext des Biokunststoffes Chitosan spezialisiert. Sie recherchieren auf lokaler Ebene nach möglichen nachhaltigen Partnerschaften, gliedern sich in bestehende Strukturen ein und erweitern sie. Der Fokus liegt also auf den diversen gestalterischen, ökonomischen und ökologischen Potentialen von Chitosan in Kombination mit den Vorteilen der Insektenzucht. Ein von madeLocal angebotener Service ist flyWear, ein zirkuläres Brillenleasing, bei welchem das in den Brillengestellen verwendete Chitosan in einem kleinen Biokunststoff-Kreislauf erhalten bleibt.
HYNER
Textilien aus Hühnerfedern
– Sophia Reißenweber –
Aufgrund der industriellen Massentierhaltung gibt es dreimal so viele Hühner wie Menschen auf der Welt. So fallen jedes Jahr allein in der EU 3,1 Millionen Tonnen Hühnerfedern an (1), die wegen Überzüchtung und sich rasch ausbreitenden Krankheiten ein großes Problem in der Entsorgung darstellen. HYNER entwickelt Textilien aus Hühnerfeder-Abfällen und fördert mithilfe einer Huhnpatenschaft die Biodiversität. 180 Hühnerarten liefern ein diverses Spektrum an Federfarben und -mustern. Diese fallen den Hühnern biologisch bedingt einmal jährlich während der Mauser aus. Ein recycelbares Vlies mit den Eigenschaften von Wolle und seidenähnlichem Glanz entsteht durch die ressourcenschonende Technologie der Wasserstrahlverfestigung. Federn bestehen zu 90% aus Keratin, einem Protein, dass durch chemische Aufbereitung als Biokunststoff oder imprägnierendes Spray weitere Wertschöpfung im Kreislauf erzielt.
Quelle der verwendeten Hühner-Fotografien: Chicken by Moreno Monti & Matteo Tranchellini https://www.chic-ken.it/
Chitosan X Cellulose
eine Materialkombination, die in einem etablierten Materialkreislauf recycelt werden kann
– Sophie Kikowatz –
Chitosan und Cellulose bilden eine Materialkombination, die in einem etablierten Materialkreislauf recycelt werden kann. Die Löslichkeit des Chitosans in sauren Lösungen fügt sich in die vorhandenen Prozesse des Altpapierrecyclings ein. Dieses Projekt stellt die in Experimenten erarbeiteten und dokumentierten Eigenschaften der Stoffkombination vor. Diese Eigenschaften versprechen neue und stützende Fähigkeiten, die das Portfolio der Papieranwendungen erweitern. Vier eindrückliche Ergebnisse der Experimente wurden in A4 DIN Formaten atmosphärisch in Szene gesetzt. Diese lassen sich den vier Elementen Feuer, Erde, Wasser Luft unseres Planeten zuordnen und stehen somit in besonderem Verhältnis zu der Projektausrichtung: einem Ressourcenschonenden Umgang mit unserem Planeten.
BACETO
eine Experimentierreihe über die dreidimensional Druckfähigkeit von Bakteriencellulose
– Stefanie Putsch –
In diesem Projekt habe ich mich mit der dreidimensionalen Druckfähigkeit der Bakterien Acetobacter xylinum befasst. Dabei war es wichtig zu erfahren, welche optimalen Bedingungen die Bakterien brauchen, um Cellulose zu bilden, wie man ein feuchtes Klima hält und dazu noch eine ausreichende Sauerstoffzufuhr garantiert. Laut den neuesten Forschungen ist es möglich, Bakterien samt eines Hydrogels dreidimensional zu drucken. Das Hydrogel schafft nicht nur einen Sauerstoffaustausch und eine optimale Feuchtigkeit, sondern hält die Bakterien und dessen Nährmedium in einer vorgegebenen Form. Vor diesem Hintergrund habe ich auf unterschiedlichster Art und Weise versucht, Bakteriencellulose in verschiedenen Gelen heranwachsen zu lassen. Dazu spritzte ich eine Art Cellulosefilament in ein Gelbad und beobachtete das Wachstum.
Under pressure
eine PHB Schaumpistole für die individuelle Nutzung
– Theresa Voigt –
Innerhalb dieses Projektes wurde das Aufschäumen des Biokunststoffes Polyhydroxybuttersäure (PHB) thematisiert – mit dem Ziel eine nachhaltigere und ungiftige Alternative zu herkömmlichem Bauschaum zu generieren, die in diversen Bereichen Anwendung finden kann. Ich hinterfragte industrielle Schäumungsverfahren in Bezug auf deren Zugänglichkeit und den damit einhergehenden geringen Möglichkeiten für den Endverbraucher. So habe ich eine Heißklebepistole angepasst, um diese für eigentlich industrielle Schäumungsverfahren zu nutzen. Dies kann es in Zukunft ermöglichen, das PHB nach individuellen Belangen aufzuschäumen und in vielseitigen Anwendungen einzusetzen.
Ergebnisse
Chitosan X Cellulose
eine Materialkombination, die in einem etablierten...
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madeLocal
BACETO
eine Experimentierreihe über die dreidimensional...
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ChitoWool
Under pressure
eine PHB Schaumpistole für die individuelle Nutzung
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