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. Betrachtet man zum Beispiel den weltweiten Kunststoffverbrauch, der sich laut Experten-schätzungen im Jahr 2010 auf mehr als 250 Millionen Tonnen beläuft, 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.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Problemstellung
1.2 Zielsetzung und Vorgehensweise
2 Begriffsdefinitionen
3 Ein Ausflug in die Historie der Biokunststoffe
4 Herstellung von biologisch abbaubaren Werkstoffen
4.1 Rohstoffe zur Fertigung biologisch abbaubarer Kunststoffe
4.2 Fertigungsprozess
4.2.1 Duroplastische biologisch abbaubare Kunststoffe
4.2.2 Thermoplastische biologisch abbaubare Kunststoffe
5 Einsatzgebiete von biologisch abbaubaren Werkstoffen
5.1 Verpackungsbereich
5.2 Catering und Fast Food
5.3 Landwirtschaft und Gartenbau
5.4 Pharma- und Medizinsektor
5.5 Sonstige Bereiche
6 Praxisbeispiel Ecovio®
7 Biologisch abbaubare Werkstoffe und herkömmliche Werkstoffe im Vergleich
7.1 Vorteile biologisch abbaubarer Werkstoffe
7.2 Nachteile biologisch abbaubarer Werkstoffe
8 Fazit und Ausblick
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit untersucht das Potenzial und die Anwendungsmöglichkeiten von biologisch abbaubaren Werkstoffen als ökologisch nachhaltige Alternative zu herkömmlichen, erdölbasierten Kunststoffen im Hinblick auf aktuelle globale Nachhaltigkeitsziele.
- Grundlagen und Definitionen zu biobasierten und biologisch abbaubaren Kunststoffen
- Historische Entwicklung sowie Herstellungsverfahren (Duroplaste vs. Thermoplaste)
- Detaillierte Analyse der Einsatzgebiete in Industrie, Gastronomie, Landwirtschaft und Medizin
- Vergleich von biologisch abbaubaren Werkstoffen mit konventionellen Materialien
- Fallbeispiel Ecovio® des Chemieunternehmens BASF
Auszug aus dem Buch
4.1 Rohstoffe zur Fertigung biologisch abbaubarer Kunststoffe
Die bedeutendsten Rohstoffe zur Herstellung der biologisch abbaubaren Werkstoffe sind Stärke, Cellulose und Zucker. Daneben existiert noch eine Vielzahl weiterer natürlicher Rohstoffe, die sich für die Herstellung der Biokunststoffe eignen. Beispiele hierfür sind Casein, Chitin, Citosan, Gelatine, Pflanzenöle oder Getreideproteine, wie z.B. Mais. Da diese allerdings lediglich eine untergeordnete Rolle spielen werden sie im Folgenden nicht weiter betrachtet.
Stärke stellt bei der Entwicklung und Herstellung der biologisch abbaubaren Kunststoffe den interessantesten Rohstoff dar. Sie ist in mikroskopisch kleiner Körnerform in zahlreichen Pflanzen wie Mais, Weizen und Kartoffeln gespeichert und somit quasi überall vorhanden und verfügbar. In industriellen Verfahren werden heute jährlich ca. 45 Millionen Tonnen Stärke hergestellt, wovon fast die Hälfte für technische Anwendungen verwendet wird. Im Bereich der Biokunststoffherstellung wird die Stärke zur Produktion von thermoplastischem Polyester und Polyurethan verwendet.
Neben Holz ist die Cellulose der bedeutendste nachwachsende Rohstoff, der in den meisten Pflanzen in großer Menge vorhanden ist. Jedes Jahr werden ca. 1,3 Milliarden Tonnen Cellulose für technische Anwendungen genutzt. Als BAW wird die Cellulose zur Fertigung von Celluloseester (z.B. Gartenartikel) oder Cellophan-Folie eingesetzt.
Zucker wird aus Zuckerrüben oder Zuckerrohr gewonnen und nimmt eine ebenso bedeutende Stellung wie die Stärke ein. Aufgrund der vielfältigen technischen Einsatzmöglichkeiten bietet Zucker als nachwachsender Rohstoff interessante Perspektiven. Durch Fermentation des Zuckers entsteht beispielsweise Milchsäure, mit welcher Biokunststoffe hergestellt werden können.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Beleuchtung der globalen Kunststoffproblematik und Einordnung des Themas in einen umweltorientierten Nachhaltigkeitskontext.
2 Begriffsdefinitionen: Differenzierung zwischen biobasierten und biologisch abbaubaren Kunststoffen mittels systematischer Einordnung.
3 Ein Ausflug in die Historie der Biokunststoffe: Rückblick auf die Ursprünge der Kunststoffindustrie und die historischen Meilensteine bei der Entwicklung biologischer Materialien.
4 Herstellung von biologisch abbaubaren Werkstoffen: Beschreibung der Ausgangsrohstoffe und der industriellen Fertigungsverfahren zur Kunststoffgewinnung.
5 Einsatzgebiete von biologisch abbaubaren Werkstoffen: Untersuchung der ökonomischen und ökologischen Substitutionsvorteile in verschiedenen Anwendungsbereichen.
6 Praxisbeispiel Ecovio®: Konkrete Vorstellung der Eigenschaften und des Lebenszyklus des BASF-Produkts Ecovio®.
7 Biologisch abbaubare Werkstoffe und herkömmliche Werkstoffe im Vergleich: Analyse der Stärken und Schwächen im direkten Materialvergleich.
8 Fazit und Ausblick: Zusammenfassende Bewertung der Zukunftsfähigkeit von Biokunststoffen unter Berücksichtigung von Kostenstrukturen und Innovationspotenzialen.
Schlüsselwörter
Biokunststoffe, biologisch abbaubare Werkstoffe, Nachhaltigkeit, nachwachsende Rohstoffe, Kunststoffverarbeitung, Stärke, Cellulose, Zucker, Ecovio, Kreislaufwirtschaft, Kompostierung, Umweltschutz, Materialwissenschaften, Polymilchsäure, Industriekunststoffe.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der Analyse biologisch abbaubarer Werkstoffe, ihrer Herstellung, den Einsatzmöglichkeiten und ihrer Rolle als umweltfreundliche Alternative zu konventionellen Kunststoffen.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Themen umfassen die Rohstoffbasis (Stärke, Cellulose, Zucker), Fertigungstechniken wie Extrusion und Spritzguss sowie Anwendungsfelder von der Verpackungsindustrie bis zur Medizintechnik.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist es, einen fundierten Überblick über den aktuellen Stand der Biokunststoff-Technologie zu geben und zu prüfen, inwieweit diese Materialien zur Entlastung der Umwelt beitragen können.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit stützt sich auf eine Literaturanalyse und vergleichende Untersuchung, wobei Daten aus unterschiedlichen Quellen zur Herstellung, Kostenstruktur und Anwendung analysiert werden.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die technologische Basis, die historische Einordnung, die detaillierte Darstellung der Einsatzgebiete sowie eine vergleichende Gegenüberstellung zu herkömmlichen Kunststoffen.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Biokunststoffe, Nachhaltigkeit, nachwachsende Rohstoffe, biologische Abbaubarkeit und ökologische Bilanz sind die prägenden Begriffe.
Inwiefern spielt das BASF-Produkt Ecovio® eine Rolle?
Ecovio® dient als konkretes Praxisbeispiel, um zu demonstrieren, wie aus nachwachsenden Rohstoffen wie Mais industriell verwertbare und biologisch abbaubare Produkte entstehen.
Was sind laut Autor die größten Herausforderungen für Biokunststoffe?
Zu den Haupthindernissen zählen derzeit noch höhere Rohstoffpreise, die begrenzte Verfügbarkeit von landwirtschaftlichen Anbauflächen sowie die im Vergleich zu konventionellen Kunststoffen begrenztere Materialvielfalt.
- Citar trabajo
- B.A. Mathias Schlums (Autor), 2011, Biologisch abbaubare Werkstoffe - Herstellung und Einsatzgebiete, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/170714
