In der zweiten Hälfte des letzten Jahrhunderts wurden Kunststoffe zu einem wesentlichen Material des industriellen Fortschritts und des modernen Konsums. Der heutige Konsument ist informiert über Umweltprobleme, wobei unter den verschiedenen Themen des Umweltschutzes die Abfallwirtschaft als eines derjenigen wahrgenommen wird, das scheinbar noch nicht über durchweg gesellschaftlich konsensfähige Lösungen verfügt. So erscheint die Fülle an Kunststoffabfällen als ein Problem, wobei es sich im Haushaltsabfall vorwiegend um kurzlebige Verpackungsmaterialien handelt.
Mit der Bereitstellung von gezielt abbaubaren Materialien wurde eine Werkstoffgruppe direkt im Hinblick auf ihre Entsorgbarkeit entwickelt. Abbaubare Kunststoffe bergen ein großes Potential, da sie einerseits Stoffkreisläufe schließen können und andererseits dem Konsumenten ein gutes Gefühl vermitteln.
In Anlehnung an die den Abbau auslösenden Einflüsse können abbaubare Kunststoffe als wasserlöslich, photochemisch abbaubar sowie biologisch abbaubar klassifiziert werden.
In der vorliegenden Arbeit, die im Jahr 2000 als Seminararbeit an der Universität Stuttgart eingereicht wurde, werden insbesondere biologisch abbaubare Kunststoffe näher betrachtet. Nach einem Überblick über Arten sowie Rohstoffquellen zur Herstellung von biologisch abbaubaren Kunststoffen werden bereits bestehende sowie grundsätzlich geeignete Einsatzbereiche dargestellt.
Inhaltsverzeichnis
1 EINLEITUNG
2 ARTEN DER ABBAUBARKEIT VON POLYMEREN
2.1 Wasserlösliche Kunststoffe
2.2 Photochemisch abbaubare Polymere
2.3 Biologisch abbaubare Polymere
3 BIOLOGISCH ABBAUBARE KUNSTSTOFFE
3.1 Rohstoffe zur Herstellung von bioabbaubaren Kunststoffen
3.2 Verarbeitung von biologisch abbaubaren Werkstoffen
3.3 Einsatzbereiche biologisch abbaubarer Kunststoffe
3.4 Marktpotential für biologisch abbaubare Produkte
3.5 Rechtliche Rahmenbedingungen
4 ZUSAMMENFASSUNG
5 ANLAGEN
5.1 Anlage: Analoge chemische Strukturen natürlicher und synthetischer bioabbaubarer Polymere
5.2 Anlage: Wesentliche Parameter , die die Fähigkeit zum biologischen Abbau beeinflussen
5.3 Anlage: Rohstoffbasis zur Herstellung biologisch abbaubarer Polymere
5.4 Anlage: Überblick über die heute verfügbaren BAW-Werkstoffgruppen
5.5 Anlage: Kreislaufwirtschaft mit BAW- Produkten auf Basis nachwachsender Rohstoffe
5.6 Anlage: Anwendungsbereiche von biologisch abbaubaren Kunststoffen
5.7 Anlage: Produktpreise und Gesamtpreise für biologisch abbaubare Polymere
5.8 Anlage: Produktbeispiele für einige bekannte biologisch abbaubare Werkstoffe
5.9 Anlage: Rechtliche Rahmenbedingungen für biologisch abbaubare Verpackungen
5.10 Anlage: Der Weg biologisch abbaubarer Verpackungen in die Biotonne
5.11 Anlage: Kompostlogo nach DIN CERTCO
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit analysiert die Rolle biologisch abbaubarer Kunststoffe im Kontext einer nachhaltigen Abfallwirtschaft. Ziel ist es, die technischen Grundlagen, das Marktpotenzial und die rechtlichen sowie organisatorischen Rahmenbedingungen für den Einsatz dieser Materialien zu untersuchen und deren Beitrag zur Stoffkreislaufschließung kritisch zu bewerten.
- Grundlagen der Abbaumechanismen (biotisch vs. abiotisch)
- Rohstoffquellen und Verarbeitungsmethoden für bioabbaubare Werkstoffe
- Einsatzmöglichkeiten in verschiedenen Industrie- und Konsumbereichen
- Wirtschaftliche Aspekte und Marktentwicklung
- Rechtliche Voraussetzungen und Normierungen für die Entsorgung
Auszug aus dem Buch
3.1 Rohstoffe zur Herstellung von bioabbaubaren Kunststoffen
Als Rohstoffbasis zur Herstellung biologisch abbaubarer Polymere werden sowohl nachwachsende pflanzliche oder tierische als auch fossile Rohstoffe eingesetzt. Es werden grundsätzlich verschiedene Synthesewege angewandt //modifiziert nach Lörcks 1999, Witt 1997//:
Nutzung von der Natur vorgebildeter Polymerstrukturen, z.B. Kohlenhydrate (Stärke, Cellulose), Gelatine, Lignin, insbesondere Thermoplaste als Stärkeblends/ compounds mit abbaubaren Polyestern, Polyesteramiden, Cellulosederivaten. Im Endprodukt kann das polymere Grundgerüst unverändert oder modifiziert vorliegen.
chemisch-synthetische Polymerisierung von Monomeren natürlichen Ursprungs, z.B. zu Polylactide, Polyhydroxybuttersäure und Coploymere mit Valeriansäure. Wichtige Monomere lassen sich aus natürlichen Fetten und Ölen gewinnen.
chemisch-synthetische Polymerisierung von Monomeren fossiler Herkunft, beispielsweise zu Polyester wie Polycaprolacton oder Copolyester , Polyesteramide, Polyesterurethane, Polyvinylalkohol, Ethylenvinylalkohol
Einen Überblick über die Rohstoffquellen für biologisch abbaubare Polymere zeigt Anlage 5.3. Biotechnologische Verfahren können heute sowohl zur Gewinnung von Polymeren als auch von Monomeren eingesetzt werden. Als natürliche Rohstoffquelle für biologisch abbaubare Polymere finden hauptsächlich preiswerte Polysaccharide Verwendung, wobei hierbei ein großer Teil auf die Kohlenhydrate Cellulose und Stärke entfällt //Witt 1997//. Die Eigenschaft der biologischen Abbaubarkeit ist also nicht eine Folge des Rohstoffs sondern ist vielmehr von der molekularen Struktur des Materials abhängig, vgl. auch Kapitel 2.3. Auch Werkstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen müssen grundsätzlich nicht biologisch abbaubar sein. Ein Beispiel hierfür ist hoch substituierte Stärke, die nicht mehr biologisch abbaubar ist //Groot 1998//.
Zusammenfassung der Kapitel
1 EINLEITUNG: Einführung in die historische Entwicklung der Kunststoffproduktion und die ökologische Notwendigkeit, abfallwirtschaftliche Stoffkreisläufe durch abbaubare Materialien zu schließen.
2 ARTEN DER ABBAUBARKEIT VON POLYMEREN: Klassifizierung der Abbauprozesse in wasserlösliche, photochemisch abbaubare und biologisch abbaubare Mechanismen sowie Erläuterung der zugrunde liegenden Materialeigenschaften.
3 BIOLOGISCH ABBAUBARE KUNSTSTOFFE: Detaillierte Untersuchung der Rohstoffquellen, Verarbeitungstechniken, spezifischen Einsatzfelder, Marktprognosen und der rechtlichen Rahmenbedingungen für diese Werkstoffgruppe.
4 ZUSAMMENFASSUNG: Synthese der Ergebnisse hinsichtlich der Zukunftsfähigkeit von Biokunststoffen und der Notwendigkeit einer flächendeckenden Sammelinfrastruktur zur Erzielung von Kostenvorteilen.
Schlüsselwörter
Biologisch abbaubare Kunststoffe, BAW, Bioabbau, nachwachsende Rohstoffe, Abfallwirtschaft, Stoffkreislauf, Biotonne, Kompostierung, Verpackungsverordnung, DIN 54900, Polymere, Marktentwicklung, Stärke, Cellulose, Entsorgungskosten.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Seminararbeit behandelt die Grundlagen, Potenziale und Herausforderungen von biologisch abbaubaren Kunststoffen in der modernen Abfallwirtschaft.
Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?
Die Schwerpunkte liegen auf den verschiedenen Arten der Abbaubarkeit, der Herstellung aus nachwachsenden und fossilen Rohstoffen sowie der wirtschaftlichen und rechtlichen Einordnung im Entsorgungssektor.
Was ist das primäre Ziel der Forschungsarbeit?
Ziel ist es zu klären, unter welchen Bedingungen biologisch abbaubare Werkstoffe einen Beitrag zu geschlossenen Stoffkreisläufen leisten können und welche Hürden für eine breite Markteinführung existieren.
Welche wissenschaftliche Methode wurde verwendet?
Es handelt sich um eine Literaturanalyse, die auf dem Auswerten wissenschaftlicher Berichte, VDI-Richtlinien, Verordnungen und technischer Studien basiert.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die Klassifizierung der Abbaubarkeit, die Beschreibung der Rohstoffquellen und Verarbeitung, die Analyse von Anwendungsgebieten sowie eine ökonomische und rechtliche Bestandsaufnahme.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wesentliche Begriffe sind biologisch abbaubare Werkstoffe (BAW), nachwachsende Rohstoffe, Kreislaufwirtschaft, Kompostierung, DIN 54900 und Verpackungsverordnung.
Welche Rolle spielt die Biotonne für den Erfolg dieser Kunststoffe?
Die Öffnung der Biotonne als Entsorgungsweg ist entscheidend, da sie einen direkten Kostenvorteil gegenüber der herkömmlichen Kunststoffentsorgung (Duales System) bieten könnte.
Warum ist die Unterscheidung zwischen "abbaubar" und "kompostierbar" so wichtig?
Biologisch abbaubar ist ein weiter Begriff; kompostierbar bedeutet hingegen, dass die Anforderungen einer Norm (z.B. DIN 54900) in praxisüblichen Zeiträumen einer Kompostierungsanlage erfüllt werden.
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- Sigrid Kusch (Author), 2000, Abbaubare Kunststoffe, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/12983
