Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis   III

Tabellenverzeichnis IV   

1  Einleitung  1

1.1  Problemstellung  1

1.2  Zielsetzung und Vorgehensweise  1

2  Begriffsdefinitionen  2

3  Ein Ausflug in die Historie der Biokunststoffe  4

4  Herstellung von biologisch abbaubaren Werkstoffen  5

4.1  Rohstoffe zur Fertigung biologisch abbaubarer Werkstoffe  6

4.2  Fertigungsprozess  7

4.2.1  Duroplastische biologisch abbaubare Kunststoffe  7

4.2.2  Thermoplastische biologisch abbaubare Kunststoffe  7

5  Einsatzgebiete von biologisch abbaubaren Werkstoffen  9

5.1  Verpackungsbereich  10

5.2  Catering und Fast Food  11

5.3  Landwirtschaft und Gartenbau  12

5.4  Pharma- und Medizinsektor  12

5.5  Sonstige Bereiche  13

6  Praxisbeispiel Ecovio  14

7  Biologisch abbaubare Werkstoffe und herkömmliche Werkstoffe  

im  Vergleich  15

7.1  Vorteile biologisch abbaubarer Werkstoffe  16

7.2  Nachteile biologisch abbaubarer Werkstoffe  17

8  Fazit und Ausblick  17

Literaturverzeichnis   21

Anhang 23   

II

Abbildungsverzeichnis   

Abb.  1: Systematik der Biokunststoffe  

Abb.  2: Marktentwicklung der Kunststoffverpackungen in Deutschland  

Abb.  3: Lebenszyklus von Ecovio  

Abb.  4: Zukunftspotential von Biokunststoffen  

Abb.  5: Entwicklung des Kunststoffverbrauchs von 1980 - 2010  

Abb.  6: Doppelschneckenextruder  

Abb.  7: Aldi-Einkaufstüte aus Ecovio F Film  

III

Tabellenverzeichnis

Tab. 1: Vergleich von biologisch abbaubaren mit herkömmlichen Werkstoffen 16

IV

1 Einleitung

1.1 Problemstellung

In Zeiten zunehmendem Umweltschutz, steigendem Nachhaltigkeitsgedanken, usw. wird weltweit nach Möglichkeiten gesucht, um die Umwelt zu entlasten, jedoch möglichst ohne, dass die heutige und zukünftige Generation auf vieles verzichten muss. ¹ Betrachtet man zum Beispiel den weltweiten Kunststoffverbrauch, der sich laut Expertenschätzungen im Jahr 2010 auf mehr als 250 Millionen Tonnen beläuft ² , findet man schon mal einen Punkt an dem angesetzt werden kann, um die oben genannten Nachhaltigkeits- bzw. Umweltschutzziele zu erreichen. Sicherlich ist dies nur ein kleiner Baustein in einem überdimensional großen Geflecht, aber jeder mögliche Ansatzpunkt ist wichtig. Es stellt sich also die Frage, wie herkömmliche Kunststoffe durch biologisch abbaubare Werkstoffe ersetzt werden können.

1.2. Zielsetzung und Vorgehensweise

Ziel dieser Arbeit ist es, einen Einblick in die Welt der biologisch abbaubaren Werkstoffe zu geben, deren Herstellungsverfahren zu beschreiben, sowie deren Anwendungsmöglichkeiten darzustellen.

Dazu wird zunächst einmal der Begriff biologisch abbaubarer Werkstoff erläutert. Im Anschluss erfolgt ein kleiner Ausflug in die Geschichte der Biokunststoffe. Im vierten Kapitel werden dann die Herstellverfahren erläutert, ehe in Kapitel 5 auf die Einsatzgebiete eingegangen wird, welche durch ein Beispiel des Chemieunternehmens BASF verdeutlicht werden. Im letzten Kapitel werden die herkömmlichen Werkstoffe kurz mit den biologisch abbaubaren verglichen und daraus Vor- und Nachteile abgeleitet. Abschließend wird die Arbeit durch ein Fazit und einen Zukunftsausblick bezüglich der Marktchancen biologisch abbaubarer Werkstoffe abgerundet.

¹ Vgl. Grunwald/Kopfmüller, Nachhaltigkeit, 2006, S. 7f.

² Vgl. Lörcks, Biokunststoffe, 2005, S. 4; vgl. Lörcks, Biologisch abbaubare Werkstoffe, 2003, S. 11.

2 Begriffsdefinitionen

Zur Gewährleistung eines umfassenden Verständnisses der Thematik biologisch abbaubarer Werkstoffe werden zunächst die wichtigsten Begrifflichkeiten kurz erläutert. Dabei soll vor allem eine Sensibilisierung hinsichtlich der Verwendung der Vorsilbe „bio“ erfolgen. Nach gegenwärtigem Sprachgebrauch wird sie nämlich für zwei Eigenschaften verwendet: für „biobasiert“ und „biologisch abbaubar“. ³ Zur Differenzierung dieser biobasierten (nicht abbaubaren) und biologisch abbaubaren Kunststoffe soll das nachfolgende Schaubild dienen.

Abb. 1: Systematik der Biokunststoffe

Quelle: Beier, Biologisch abbaubare Kunststoffe, 2009, S. 4.

Biobasierte Erzeugnisse bestehen ganz oder teilweise aus natürlich nachwachsenden Rohstoffen ⁴ , sind jedoch wie in Abb. 1 zu sehen nicht biologisch abbaubar. Hierzu zählen vor allem die sogenannten Wood Plastic Composites sowie die naturfaserverstärkten Kunststoffe.

Wood Plastic Composites sind Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffe und werden aus Holzmehl sowie herkömmlichen Kunststoffen hergestellt. Sie greifen dabei die Vorteile der Rohstoffe Holz und Kunststoff gleichermaßen auf. Sie sind daher preisgünstig, be-

³ Vgl.Beier, Biologisch abbaubare Kunststoffe, 2009, S. 3.

⁴ Vgl. ebd.

2

sitzen eine hohe Steifigkeit und eine geringe Ausdehnung unter Wärmeeinwirkung, bringen eine natürliche Optik mit, sind verformbar und zudem feuchteresistent. ⁵ Bei naturfaserverstärkten Kunststoffen werden den (Bio-) Kunststoffen aus Stabilitätsgründen Naturfasern eingearbeitet. Sie weisen in der Folge eine hohe Steife, Festigkeit und zudem eine geringe Dichte auf, weshalb sie ideal für den modernen Fahrzeugbau geeignet sind. So sind sie neben ihrer starken mechanischen Belastbarkeit bis zu 30 Prozent leichter als die herkömmlichen Faserverbundstoffe. 6

Unter welchen Voraussetzungen sich ein Erzeugnis „biologisch abbaubar“ nennen darf, legt die DIN EN 13432 fest. Ihr zufolge muss das Erzeugnis unter der Einwirkung von Mikroorganismen oder Pilzen innerhalb von sechs Monaten unter definierten Temperatur-, Sauerstoff- und Feuchtebedingungen zu mehr als 90 Prozent zu Wasser, Kohlendioxid und Biomasse zersetzt werden. ⁷ Nach Angabe der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe ist die Begrifflichkeit „biologisch abbaubarer Werkstoff“ mit den Begriffen „Biokunststoff“ und „Bioplastik“ gleichzusetzen. 8

Biokunststoffe werden ganz oder teilweise aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt und können die herkömmlichen Kunststoffe auf fossiler Basis schon in vielen Bereichen ersetzen. Dabei können sie so verarbeitet werden, dass sie entweder eine lange Gebrauchsdauer garantieren oder andererseits schnell biologisch abbaubar sind und in ihre natürlich vorkommenden und ungiftigen Ausgangsstoffe zerfallen. Nach ihrer Gebrauchsphase besteht die Möglichkeit die Biokunststoffe energetisch oder thermisch zu verwerten sowie sie zu kompostieren. ⁹ Der größte Umweltnutzen hierbei besteht in ihrer CO 2 -Neutralität, denn die Biokunststoffe geben nur diejenige Menge an CO 2 ab, die ihre Ausgangsstoffe (i.d.R. Pflanzen) in ihrer Wachstumsphase aufgenommen haben. ¹⁰ In wie fern die Möglichkeit besteht, Biokunststoffe zukünftig in Biogasanlagen zu Biogas zu vergären, steht bisher noch in den Sternen. Ingenieure der Universität Ros-

⁵ Vgl.o.V., 12.01.2011, 16:36 h, http://www.nachwachsenderohstoffe.de/basisinfo-nachwachsenderohstoffe/biowerkstoffe.

⁶ Vgl. ebd.

⁷ Vgl. Beier, Biologisch abbaubare Kunststoffe, 2009, S. 3; vgl. Amlinger/Fritz, Biokunststoffe nachhaltig einführen - erfassen - verwerten, 2008, S. 6.

⁸ Vgl. Lörcks, Biologisch abbaubare Werkstoffe, 2003, S. 37.

⁹ Vgl. Lörcks, Biokunststoffe, 2005, S. 4f.

¹⁰ Vgl. o.V., 12.01.2011, 16:36 h, http://www.nachwachsenderohstoffe.de/basisinfo-nachwachsenderohstoffe/biowerkstoffe.

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