Biointelligenz und Nachhaltigkeit

Fokus: Enzymbasierte Fertigungstechnologien

• Produktion durch die Anwendung von Enzymen zum Materialaufbau, -umbau und -abbau
• Herstellung biobasierter Rohstoffe mithilfe additiver Fertigungstechnologien als nachhaltigen Ersatz für Kunststoffe
• Effektive Materialdegradation durch Enzyme, Bakterien und Pilze, beispielsweise bei Plastik und anderen Problemstoffen

Zur Steigerung der Produktionseffizienz werden Methoden des Enzymdesigns eingesetzt und die biotechnologische Enzymherstellung optimiert. Dabei kommen KI-gestützte Optimierungs- und Testverfahren zum Einsatz. Digitalisierte Materialentwicklungsdaten werden zur Steuerung von Produktionsmaschinen genutzt.

Fokus: Naturinspirierte Produktionslösungen

• Technische Übertragung von Prinzipien aus der Natur in Produktionstechnik und -prozesse

Dazu gehören konstruktive, organisatorische, evolutionäre und ökosystemare Ansätze, die direkt auf die Produktionstechnik sowie auf vor- und nachgelagerte Schritte, wie z. B. die Logistik, angewendet werden.

Kontakt
Prof. Dr. Oliver Schwarz MBA
Teamleiter
Telefon ++49 711 970 3754
E-Mail oliver.schwarz@iff.uni-stuttgart.de

Das interdisziplinäre Team Lebenszyklustheorie und -modellierung der industriellen Wertschöpfung fokussiert auf systemische Fragestellungen im Kontext der Lebenszyklustheorie. Hierfür werden Methoden der Lebenszyklusanalyse weiterentwickelt und eingesetzt. Ausgehend von der Modellierung der zu betrachtenden Systeme sollen Verbesserungsmaßnahmen für die drei Säulen der Nachhaltigkeit abgeleitet und bewertet werden. Berücksichtigt werden hierbei Interdependenzen und Zielkonflikte. Zweck ist die ganzheitliche Optimierung industrieller Wertschöpfungssysteme über den gesamten Lebenszyklus.

Themenschwerpunkte sind u.a.:

• Optimierung von LCA-Anwendungen ex ante mit Hilfe von Simulation
• Skalierung von Bilanzierungen des Labormaßstabs in der frühen Produktentwicklungsphase
• Approximation von Product Carbon Footprints aus dem Corporate Carbon Footprint
• Entwicklung eines Modells zur ökonomisch-ökologischen Optimierung regionaler bioökonomischer Produktionscluster am Beispiel industrieller Wasserstoffversorgung
• Ökonomisch-ökologische Bewertung von Dekarbonisierungsmaßnahmen für Industrieunternehmen (MACCs)

Kontakt:
M. Sc. Steffen Kiemel
Telefon ++49 711 970 1436
E-Mail steffen.kiemel@iff.uni-stuttgart.de 

• Rekowi
  • E-Scooter stehen im Spannungsfeld zwischen ihrem Potenzial zur Lösung städtischer Herausforderungen wie Platzmangel und Umweltbelastung und erheblichen Problemen wie kurzer Lebensdauer und fehlender nachhaltiger Entsorgungskonzepte. Ziel des Projekts war es, die Relevanz der Kreislaufführung von E-Scootern in Baden-Württemberg zu bewerten, wobei Produktdesign und End-of-Use-Phase im Fokus standen. Es wurden Konzepte zur Bewertung der Kreislaufgerechtigkeit entwickelt, die Rückführlogistik analysiert und regulatorische, ökologische sowie wirtschaftliche Aspekte untersucht. Interviews mit Akteuren halfen, Treiber und Hindernisse zu identifizieren. Die Ergebnisse zeigen Potenziale zur Ressourcenschonung, betonen aber den Bedarf an besserer Infrastruktur, angepassten Regularien und kreislauffähigen Designs. Die Universität Stuttgart übernahm die Projektkoordination, erstellte ein Entscheidungsmodell für das Nutzungsende, skizzierte die Rückführlogistik, identifizierte regulatorische Rahmenbedingungen, untersuchte ökologische Optimierungsmöglichkeiten und leitete zirkuläre Geschäftsmodelle ab.
• SmartBioH2
  • Das Projekt SmartBioH2-BW zielt darauf ab, eine innovative Bioraffinerie in die bestehende Produktionsumgebung eines Industriepartners zu integrieren unter Nutzung von dort anfallenden industriellen Abwasser- und Reststoffströmen. Die Bioraffinerie kombiniert zwei biotechnologische Verfahren zur Wasserstofferzeugung: die sogenannte „Dunkel-Photosynthese“ mittels Purpurbakterien und eine Mikroalgenanlage in einem beleuchteten Photobioreaktor. Das bei der „Dunkel-Photosynthese“ entstehende CO₂ wird als Kohlenstoffquelle für die Algenproduktion verwendet. Auf diese Weise wird das CO₂ in der Algenbiomasse gebunden, was zu einer Reduktion der CO₂-Emissionen fü Die Universität Stuttgart entwickelt ein Simulationsmodell zur techno-ökologischen und ökonomischen Bewertung des Gesamtsystems. Das Modell dient der Analyse der ökologischen Auswirkungen sowie der wirtschaftlichen Rahmenbedingungen des Prozesses und zeigt die Vorteile der integrierten Bioraffinerie auf.
• S-TEC ZKP
  • Das Zentrum für Klimaneutrale Produktion und Ganzheitliche Bilanzierung, kurz ZKP, bietet ein umfangreiches Angebot für Unternehmen in Baden-Württemberg (insb. KMU), um die Transformation zur Klimaneutralität zu meistern und eine Spitzenreiterrolle für Umwelt- und Klimatechnologien einzunehmen. Im Rahmen des Projektes können sich Unternehmen auf verschiedene Transferprojektformate bewerben. Das IFF der Universität Stuttgart unterstützt hierbei durch die Entwicklung von niederschwelligen Tools und Vorgehensweisen im Kontext der Bewertung und Auswahl von Maßnahmen zur Treibhausgasreduktion sowie der Bilanzierung des Corporate Carbon Footprints (CCF). >100 durchgeführte, bzw. laufende Transferprojekte belegen den Erfolg des S-TEC ZKP
• RhoTech2
  • Das Purpurbakterium Rhodospirillum rubrum ist in der Lage, biogene Reststoffe in grünen Wasserstoff und wertvolle Nebenprodukte umzuwandeln. Das Besondere an diesem Prozess ist, dass er im Dunkeln abläuft und so eine Hochskalierung auf industrielle Maßstäbe voraussichtlich gut umsetzbar ist. Im Projekt RhoTech2 haben sich Partner aus Wissenschaft und Industrie zusammengeschlossen, um diesen neuartigen Ansatz zur Wasserstoffproduktion im industriellen Umfeld zu erproben. Dazu wird bei einem Fruchtsafthersteller eine Pilotanlage zur Biowasserstoffherstellung aufgebaut und optimiert. Die Universität Stuttgart ist in diesem Projekt für die Prozesssimulation, die Grundlage für eine Prozessoptimierung ist, verantwortlich. Zudem unternimmt die Universität Stuttgart die ökonomische und ökologische Bewertung des neuartigen Verfahrens. Ein Fahrplan für den industriellen Einsatz der Biowasserstoffproduktion mittels Purpurbakterien stellt die Grundlage für die Überführung des Prozesses in die industrielle Praxis dar.
• BioHolz3D
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• EVAKEE
  • …

In der Lehre liegt der Fokus auf der Vermittlung der Methodenbasis der Lebenszyklustheorie und -analyse. Zudem sollen Grundlagen der biointelligenten Produktion sowie Gestaltungsoptionen der nachhaltigen Wertschöpfung gelehrt werden. Zur Erhöhung der Anwendungsorientierung werden semesterspezifische Praktika und Seminare angeboten.

Bei spezifischen Fragen zur Lehre des Forschungsbereichs kommen Sie gern auf uns zu:

Kontakt: PD Dr.-Ing. Robert Miehe
Tel: +49 711 970-1424
E-Mail: robert.miehe@iff.uni-stuttgart.de

Suchen Sie eine Bachelor-/Masterarbeit oder eine HiWi-Stelle im Bereich eines der oben aufgeführten Forschungsthemen?
Interessierte Studierende können sich gerne direkt an uns wenden.
Kontakt: robert.miehe@iff.uni-stuttgart.de