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Within the last decade, research on torrefaction has gained increasing attention due to its ability to improve the physical properties and chemical composition of biomass residues for further energetic utilisation. While most of the research works focused on improving the energy density of the solid fraction to offer an ecological alternative to coal for energy applications, little attention was paid to the valorisation of the condensable gases as platform chemicals and its ecological relevance when compared to conventional production processes. Therefore, the present study focuses on the ecological evaluation of an innovative biorefinery concept that includes superheated steam drying and the torrefaction of biomass residues at ambient pressure, the recovery of volatiles and the valorisation/separation of several valuable platform chemicals. For a reference case and an alternative system design scenario, the ecological footprint was assessed, considering the use of different biomass residues. The results show that the newly developed process can compete with established bio-based and conventional production processes for furfural, 5-HMF and acetic acid in terms of the assessed environmental performance indicators. The requirements for further research on the synthesis of other promising platform chemicals and the necessary economic evaluation of the process were elaborated.
Der Sondermaschinenbau ist durch eine hohe Variantenvielfalt und komplexe Materialflüsse charakterisiert (Reinhart, Bredow & Pohl, 2009, S. 131). Die vorliegende Publikation stellt die im Zuge eines Praxisprojekts angewendeten Vorgehensweisen zur Materialflussoptimierung im Sondermaschinenbau vor. Dabei werden Erfahrungswerte und Hindernisse herausgearbeitet.
In der Vergangenheit ist der Materialfluss meist mit der Produktion gewachsen. Mit steigender Produkt-Individualität erhöht sich die Anzahl der zu fertigenden Varianten in der Produktion und somit die Komplexität der Materialflüsse. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Möglichkeiten und Methoden zur Aufnahme und Optimierung von Materialflüssen im Zusammenhang mit hoher Variantenvielfalt untersucht.
Das Thema Energieeffizienz ist speziell durch das neue Energiedienstleistungsgesetz in den Vordergrund gerückt. Dabei wird oft übersehen, dass der größte Kostenblock im verarbeitenden Gewerbe Ausgaben für Materialien darstellen. Um Kostensenkungspotenziale zu nutzen und die Wettbewerbsfähigkeit zu erhöhen, müssen Unternehmen daher konsequent auch alle Materialströme betrachten. Dabei stellt sich die Frage, wie ein Ressourceneffizienzprojekt strategisch und operativ angegangen werden kann. Das Steinbeis-Transferzentrum Energie und Umweltverfahrenstechnik, Eco-Management zeigt, welche Möglichkeiten im Bereich Ressourceneffizienz im produzierenden Gewerbe bestehen und dass es sich lohnt, hier genauer hinzusehen.
Die Volksrepublik (VR) China möchte bezüglich der Elektromobilität weltweit eine führende Rolle einnehmen. Die Reduzierung der massiven Umweltverschmutzung in den Ballungsräumen ist nur ein Nebeneffekt dieses politischen Zieles der chinesischen Führung. Vielmehr strebt die VR China an, E-Mobilität als eine ihrer Schlüsselindustrien zu positionieren, der wichtigste Markt für diese Technologie zu werden und die Abhängigkeit von Ölimporten drastisch zu reduzieren. Durch eine Sekundärerhebung im Rahmen dieser Arbeit wird untersucht, wie deutsche Automobilhersteller in der VR China Marktanteile gewinnen können sowie welche Chancen, Risiken und offenen Fragen sich dabei ergeben. Deutsche Automobilproduzenten können in der VR China von ihrem guten Ruf bezüglich Sicherheitsstandards, Qualität, Komfort und dem Ansehen der deutschen Automobile als Statussymbole profitieren. Im Bereich Alternativer Fahrzeuge konnten deutsche Autobauer im Vergleich zu ihren chinesischen Konkurrenten in den letzten Jahren einen deutlichen technologischen Fortschritt verzeichnen und Maßstäbe setzen. Allerdings sind deutsche Elektrofahrzeuge im Kleinst- und Kleinwagen- Segment im Vergleich zu ihren chinesischen Konkurrenzprodukten um ein Vielfaches teurer und die deutsche Automobilindustrie (inkl. Zulieferer) ist nicht führend im Bereich Batterietechnik. Chancen für deutsche Autobauer können sich in der Übertragung des psychologischen Markenwerts im Bereich Service, Qualität, Sicherheit, Komfort, Ruf und Technologie auf deutsche Elektro-Fahrzeuge ergeben. Die chinesischen Autobauer sind außerdem bislang daran gescheitert, den Markt für Alternative Antriebskonzepte im Privatsektor zu erschließen. Die Beliebtheit von Mittelklassefahrzeugen in der chinesischen Bevölkerung kann für Kleinstund Kleinwagen im Sektor E-Mobilität ein Risiko darstellen. Ein Risiko besteht auch in der Nicht-Transferierung des Statussymbols auf deutsche Fahrzeuge mit alternativen Antriebskonzepten. Die Forderung der chinesischen Regierung nach Lokalisierung und die technologische Unsicherheit im Bereich E-Mobilität sowie die Volatilität des chinesischen Pkw- Marktes aufgrund staatlicher Regulierung stellen Hauptrisikofaktoren dar.
Energy efficiency is an important issue, especially following the introduction of new energy services legislation in Germany. One thing that is often overlooked is the biggest cost driver in the processing industry: material expenditures. To make full use of any potential cost savings and raise competitiveness, companies have to look very carefully at all material flows. This raises the important question of how to organize resource efficiency projects strategically and in terms of operational implementation. The Steinbeis Transfer Center for Energy and Environmental Process Technology, Eco-Management is demonstrating the different options open to manufacturing companies when it comes to resource efficiency – showing that it really is worth subjecting the issue to closer scrutiny.
In order to decouple economic growth from global material consumption it is necessary to implement material efficiency strategies at the level of single enterprises and their supply chains, and to implement circular economy aspects. Manufacturing firms face multiple implementation challenges like cost limitations, competition, innovation and stakeholder pressure, and supplier and customer relationships, among others
. An extended evaluation of triggers and barriers to improve material efficiency in manufacturing companies, along the supply chain and concerning circular economy considerations is provided. This paper delivers an extended literature review, a critical discussion of the current situation and resulting challenges concerning material efficiency approaches in manufacturing supply chains. Finally, a conclusion and outlook on further research direction is given.
Wie kann der erhöhte Anteil durch Photovoltaik und Windkraft fluktuierend erzeugter Energie im Stromnetz ausgeglichen werden? Biogas- und Biomethananlagen sind interessante technologische Lösungen zur Stabilisierung des Stromnetzes. Die Umsetzung der Biomasse zu Methan erfolgt aber aufgrund von Wasserstoffmangel im Biogasreaktor nicht vollständig. Daher werden derzeit verschiedene Ansätze verfolgt, die verwertbare Gasausbeute zu erhöhen. In der vorliegenden Arbeit wird untersucht, welche Möglichkeiten zur Erhöhung der Methanausbeute von Biogasanlagen bestehen und wie sich diese ökologisch und wirtschaftlich darstellen. Zunächst werden der aktuellen Forschungs- und Entwicklungsstand zur Erhöhung der Methanausbeute in Biogasanlagen dargestellt und die verschiedenen Prozesse der Wasserstoffherstellung und Methanisierung beschrieben. In einem Vergleich werden die vorteilhaftesten Verfahren dargestellt. Diese bilden die Grundlage für die ökologischen und ökonomischen Betrachtungen zu vier ausgewählten Szenarien. Für das wirtschaftlich vorteilhafteste Szenario wird das CO2-Minderungspotential auf den gesamtdeutschen Markt skaliert. Abschließend werden der weitere Forschungs- und Entwicklungsbedarf in dem Themengebiet ermittelt, sowie politische Rahmenbedingungen und deren Auswirkungen auf die Biogastechnologie kritisch beleuchtet.
5-hydroxymethyl-furfural (HMF) and furfural are interesting as potential platform chemicals for a bio-based chemical production economy. Within the scope of this work, the process routes under technical development for the production of these platform chemicals were investigated. For two selected processes, the material and energy flows, as well as the carbon footprint, were examined in detail. The possible production process optimizations, further development potentials, and the research demand against the background of the reduction of the primary energy expenditure were worked out.