Vom Essbesteck über den Pflanzenschutz bis zur Wasserreinigung reichen die Einsatzmöglichkeiten neuer Materialien, die aus natürlichen Rohstoffen geformt werden. Mit einer Vielzahl innovativer Ansätze überzeugten Wissenschaftler, Entwickler und Anwender die über 220 Teilnehmer aus 14 Ländern während des 8. internationalen Symposiums "Werkstoffe aus Nachwachsenden Rohstoffen" im Messezentrum Erfurt.
Durch erneuerbare Energie sind im Jahr 2009 in Deutschland mehr als zehn Prozent des Verbrauchs von Strom, Wärme, Kälte und Kraftstoff bereitgestellt worden. In Thüringen ist es fast ein Fünftel des Primärenergieverbrauchs, der Hauptanteil kommt aus der Biomasse. Damit belegt der Freistaat die Spitzenposition in Deutschland.
Auf dem Weg zu einer zukunftsfähigen Energieversorgung stehen nachwachsende Rohstoffe ganz oben. Mit ihrer Hilfe können Ressourceneffizienz, Umweltschutz und Wirtschaftlichkeit nachhaltig erreicht werden. Stoffliche und energetische Verwendung der pflanzlichen und tierischen Biomasse müssen im richtigen Verhältnis zueinander stehen, damit die Versorgung mit Rohstoffen und Nahrung trotz des Bevölkerungswachstums gewährleistet werden kann, betonte Professor Dr. Michael Röper, BASF SE.
Diversifikation und die adäquate Mischung an Rohstoffen müssen insbesondere in Deutschland das Ziel sein, erklärte Prof. Röper im Namen der wissenschaftlichen Gesellschaften der chemischen Industrie in Deutschland GDCh, DECHEMA und DGMK sowie des Verbands der Chemischen Industrie (VCI). Für nachwachsende Rohstoffe ergeben sich "zwei Zeithorizonte". Mittelfristig sei ein weiterer Ausbau der Verbundproduktion mit der Nahrungs- und Futtermittelindustrie zu erwarten. Langfristig "wird die integrierte Aufarbeitung von Non-Food-Biomasse in den Vordergrund treten, die im Verbund Energie, Biogas, Kraftstoffe und Chemikalien liefert", erläuterte der Experte. Den Einsatz von regenerativem Wasserstoff, der ohne Anfall von Kohlendioxid aus Wasser erzeugt wird, sieht er noch deutlich länger auf sich warten.
Die energetische Verschwendung fossiler Rohstoffe müsse beispielsweise "durch batteriegestützte Autoantriebe, durch energiesparende Bauweise bei Häusern oder energetische Prozessoptimierung" reduziert werden, forderte Prof. Röper. Dann werde sich der Zeithorizont für die Nutzung von Erdöl erweitern.
Biokunststoffe im Fokus
Den Biokunststoffen gehört die Zukunft, davon sind nicht nur die Chemiker überzeugt. Die Einsatzmöglichkeiten nehmen rasant zu. Die Prozesse zur Verarbeitung werden immer besser beherrscht, was ihre Anwendung beispielsweise als Verpackung ermöglicht. Thermoformmaschinen verwandeln Werkstoff aus amylosereicher Maisstärke in eine schützende Umhüllung, die wasserlöslich und sogar vollständig biologisch abbaubar ist, wie die Plantic Technologies GmbH aus Schorba bei Jena demonstrierte. Mit dieser Substanz entstehen nachhaltige Verpackungslösungen für die Elektro-, Kosmetik- und Nahrungsmittelindustrie.
Die Zellstoffverwertung durchläuft derzeit eine Innovationsphase. Neben Naturfasern wie Hanf zählt Chemiezellstoff zu den wichtigen nachwachsenden Materialien bei der werkstofflichen Anwendung. Schreibgeräte, Essbesteck und technische Formteile für Konsumprodukte entstehen aus einer auf Cellulose basierenden Masse, die das Fraunhofer-Institut für Umwelt,- Sicherheits- und Energietechnik (UMSICHT) entwickelt hat, wie Fraunhofer-Mitarbeiter Thomas Wodke berichtete. Die Substanz kann bereits in Spritzgießmaschinen verarbeitet werden, aber ihr Einsatz ist oft noch mit einer eingeschränkten Produktivität verbunden. Verbesserungen hinsichtlich der Ressourceneffizienz und der Wirtschaftlichkeit lassen sich durch eine werkstoffgerechte Werkzeuggestaltung erzielen.
Funktionsfasern im Kommen
Sieben verschiedene Typen von maßgeschneiderten Funktionalfasern auf Basis von Cellulose sind bereits entwickelt worden. Über neue, umweltschonende Methoden der Herstellung und Verarbeitung von Cellulose berichtete Dr. Ralf-Uwe Bauer, Geschäftsführender Direktor des Thüringischen Institutes für Textil- und Kunststoff-Forschung (TITK) und Vorstandsmitglied der smartfiber AG Rudolstadt. Die Substanzen haben je nach Anforderung elektrische, bioaktive, Wärme speichernde oder adsorbierende Eigenschaften. Das Ziel der smartfiber AG, einer Ausgründung aus dem TITK, besteht darin, "Firmen von den Verwertungsvorteilen der High-Tech-Fasern zu überzeugen, so dass diese selbst aktiv Marketing für die innovativen Produkte betreiben und auf den Markt bringen", merkte Dr. Bauer mit einem kritischen Blick auf die seiner Ansicht nach zu zaghafte Haltung der Wirtschaft an.
Holz hat Zukunft
Unter den industriell verwendeten nachwachsenden Rohstoffen hat Holz mit mehr als 80 Prozent den höchsten Anteil. Etwas mehr als die Hälfte wird zunächst werkstofflich verwendet und kann anschließend zusätzlich noch energetisch genutzt werden. "Der sehr traditionelle Bau- und Werkstoff wurde wieder modern", sagte Professor Dr. Alfred Teischinger von der Universität für Bodenkultur Wien. Die gesamte Prozesskette Forst - Holz ist von der Ernte bis zum Produkt vergleichsweise wenig energieintensiv, was in der Diskussion um die ökologische Bewertung von Produkten und Prozessen zu einem wichtigen Materialkennwert beiträgt. Holz hat eine neue Wertschätzung und damit auch einen wirtschaftlichen Auftrieb erfahren, der sich in Produkt- und Technologieinnovationen bemerkbar machte. Das Werkstoff-Engineering hat die Anwendungen mit Holz grundsätzlich verändert.
Als Werkstoffgruppe mit enormem Potenzial werden Wood Polymer Composites (WPC) gehandelt. Sie zählen zu den am stärksten wachsenden Marktsektoren der Kunststoffindustrie. Die rasche Entwicklung innerhalb der beiden vergangenen Jahrzehnte zum heutigen Qualitätsniveau hat bereits zu Anwendungen in der Möbelindustrie, der Autobranche und bei Verkleidungen geführt. Die Kombination von Holz und Kunststoff bietet vielseitige Chancen, wie ein Maschinengestell aus Holzfurnierlagen-Verbundwerkstoff (Wood Veneer Composite, WVC) für die Verwendung in Transportmaschinen eines Unternehmens zur Salzförderung demonstriert.
WVC ist ein schichtweise verklebtes Holzfurnier und ermöglicht in der Bauweise Anpassungen an Umwelteinflüsse. Statische und dynamische Untersuchungen haben die grundlegende Eignung des Holzwerkstoffes gezeigt. Holz verfügt über Eigenschaften, die sogar einen technischen Mehrwert generieren, wie Sven Eichhorn und Ronny Eckardt von der Technischen Universität Chemnitz darstellten. Im Vergleich zu unlegiertem Stahl kam es zu einem geringeren Materialabbau unter Einfluss unterschiedlicher Chemikalien, so auch gegenüber Salzen in flüssiger (Sole) und fester Form (Streusalz).
Die Stärken der Stärke
Mit Produkten aus hoch-amylosehaltiger Stärke hat die amynova polymers GmbH aus Bitterfeld-Wolfen den ökologischen Kreislauf geschlossen. Vom landwirtschaftlichen Anbau der Pflanzen über die Gewinnung und die Nutzung der Stärkelösung in der Landwirtschaft bis zu ihrem vollständigen biologischen Abbau ist die Innovation erprobt. Die Stärkelösung kann als Haftmittel für den Pflanzenschutz eingesetzt werden. Dabei bildet sich eine Schicht zur Benetzung mit sehr guten Klebeeigenschaften. Sie speichert die eingesetzten Mittel wie ein Depot und gibt sie nach und nach ab. Bei geringerem Einsatz der Pflanzenschutzmittel erhöht sich gleichzeitig die Wirtschaftlichkeit des Ackerbaus, da sich Saatverlust, Unkrautbefall sowie Pflanzenschäden verringern.
Die Verwertung der ganzen Pflanze erhöht die Material- und Kosteneffizienz von Naturfasern. Gleichzeitig können diese Fasern die Eigenschaften von Bauteilen auf hohem Niveau unterstützen. Die Vorteile gegenüber konventionellen Naturfasern als Verstärkung in Kunststoffkomponenten schilderte Roman Rinberg von der Technischen Universität Chemnitz.
Trägermaterialien aus Biokunststoffen, die vollständig abbaubar sind, helfen bei der Reinigung von Wasser, insbesondere in Ländern mit Wasserarmut. Mikroorganismen besiedeln die Biopolymere und sorgen mit einem hohen Wirkungsgrad für den gleichzeitigen Abbau der Schadstoffe Ammoniumstickstoff und Nitrat, wie Dr. Werner Anton in einem Projekt der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg erforscht. Der Fortschritt ist gewaltig, da in der derzeitigen Aufbereitung die einzelnen Stoffe nacheinander abgebaut werden müssen. Der Umweltingenieur befasst sich gegenwärtig mit der zentralen Frage, welche Mikroorganismen den Abbau der Schadstoffe bewirken.
Die begleitende Fachausstellung "naro.tech - Messe für Nachwachsende Rohstoffe" und die parallel laufende Landwirtschaftsmesse "Grüne Tage Thüringen" erhöhten die Ausstrahlungskraft des Symposiums und sorgten für die Verbindung von Theorie und Praxis. "Die Veranstaltungen haben bei Wirtschaft und Verbrauchern das Interesse an nachwachsenden Rohstoffen, insbesondere hinsichtlich ihres stofflichen Gebrauchs, erhöht", stellt Johann Fuchsgruber, Geschäftsführer der Messe Erfurt, erfreut fest.
Weitere Informationen www.narotech.de www.gruenetage.de
Durch erneuerbare Energie sind im Jahr 2009 in Deutschland mehr als zehn Prozent des Verbrauchs von Strom, Wärme, Kälte und Kraftstoff bereitgestellt worden. In Thüringen ist es fast ein Fünftel des Primärenergieverbrauchs, der Hauptanteil kommt aus der Biomasse. Damit belegt der Freistaat die Spitzenposition in Deutschland.
Auf dem Weg zu einer zukunftsfähigen Energieversorgung stehen nachwachsende Rohstoffe ganz oben. Mit ihrer Hilfe können Ressourceneffizienz, Umweltschutz und Wirtschaftlichkeit nachhaltig erreicht werden. Stoffliche und energetische Verwendung der pflanzlichen und tierischen Biomasse müssen im richtigen Verhältnis zueinander stehen, damit die Versorgung mit Rohstoffen und Nahrung trotz des Bevölkerungswachstums gewährleistet werden kann, betonte Professor Dr. Michael Röper, BASF SE.
Diversifikation und die adäquate Mischung an Rohstoffen müssen insbesondere in Deutschland das Ziel sein, erklärte Prof. Röper im Namen der wissenschaftlichen Gesellschaften der chemischen Industrie in Deutschland GDCh, DECHEMA und DGMK sowie des Verbands der Chemischen Industrie (VCI). Für nachwachsende Rohstoffe ergeben sich "zwei Zeithorizonte". Mittelfristig sei ein weiterer Ausbau der Verbundproduktion mit der Nahrungs- und Futtermittelindustrie zu erwarten. Langfristig "wird die integrierte Aufarbeitung von Non-Food-Biomasse in den Vordergrund treten, die im Verbund Energie, Biogas, Kraftstoffe und Chemikalien liefert", erläuterte der Experte. Den Einsatz von regenerativem Wasserstoff, der ohne Anfall von Kohlendioxid aus Wasser erzeugt wird, sieht er noch deutlich länger auf sich warten.
Die energetische Verschwendung fossiler Rohstoffe müsse beispielsweise "durch batteriegestützte Autoantriebe, durch energiesparende Bauweise bei Häusern oder energetische Prozessoptimierung" reduziert werden, forderte Prof. Röper. Dann werde sich der Zeithorizont für die Nutzung von Erdöl erweitern.
Biokunststoffe im Fokus
Den Biokunststoffen gehört die Zukunft, davon sind nicht nur die Chemiker überzeugt. Die Einsatzmöglichkeiten nehmen rasant zu. Die Prozesse zur Verarbeitung werden immer besser beherrscht, was ihre Anwendung beispielsweise als Verpackung ermöglicht. Thermoformmaschinen verwandeln Werkstoff aus amylosereicher Maisstärke in eine schützende Umhüllung, die wasserlöslich und sogar vollständig biologisch abbaubar ist, wie die Plantic Technologies GmbH aus Schorba bei Jena demonstrierte. Mit dieser Substanz entstehen nachhaltige Verpackungslösungen für die Elektro-, Kosmetik- und Nahrungsmittelindustrie.
Die Zellstoffverwertung durchläuft derzeit eine Innovationsphase. Neben Naturfasern wie Hanf zählt Chemiezellstoff zu den wichtigen nachwachsenden Materialien bei der werkstofflichen Anwendung. Schreibgeräte, Essbesteck und technische Formteile für Konsumprodukte entstehen aus einer auf Cellulose basierenden Masse, die das Fraunhofer-Institut für Umwelt,- Sicherheits- und Energietechnik (UMSICHT) entwickelt hat, wie Fraunhofer-Mitarbeiter Thomas Wodke berichtete. Die Substanz kann bereits in Spritzgießmaschinen verarbeitet werden, aber ihr Einsatz ist oft noch mit einer eingeschränkten Produktivität verbunden. Verbesserungen hinsichtlich der Ressourceneffizienz und der Wirtschaftlichkeit lassen sich durch eine werkstoffgerechte Werkzeuggestaltung erzielen.
Funktionsfasern im Kommen
Sieben verschiedene Typen von maßgeschneiderten Funktionalfasern auf Basis von Cellulose sind bereits entwickelt worden. Über neue, umweltschonende Methoden der Herstellung und Verarbeitung von Cellulose berichtete Dr. Ralf-Uwe Bauer, Geschäftsführender Direktor des Thüringischen Institutes für Textil- und Kunststoff-Forschung (TITK) und Vorstandsmitglied der smartfiber AG Rudolstadt. Die Substanzen haben je nach Anforderung elektrische, bioaktive, Wärme speichernde oder adsorbierende Eigenschaften. Das Ziel der smartfiber AG, einer Ausgründung aus dem TITK, besteht darin, "Firmen von den Verwertungsvorteilen der High-Tech-Fasern zu überzeugen, so dass diese selbst aktiv Marketing für die innovativen Produkte betreiben und auf den Markt bringen", merkte Dr. Bauer mit einem kritischen Blick auf die seiner Ansicht nach zu zaghafte Haltung der Wirtschaft an.
Holz hat Zukunft
Unter den industriell verwendeten nachwachsenden Rohstoffen hat Holz mit mehr als 80 Prozent den höchsten Anteil. Etwas mehr als die Hälfte wird zunächst werkstofflich verwendet und kann anschließend zusätzlich noch energetisch genutzt werden. "Der sehr traditionelle Bau- und Werkstoff wurde wieder modern", sagte Professor Dr. Alfred Teischinger von der Universität für Bodenkultur Wien. Die gesamte Prozesskette Forst - Holz ist von der Ernte bis zum Produkt vergleichsweise wenig energieintensiv, was in der Diskussion um die ökologische Bewertung von Produkten und Prozessen zu einem wichtigen Materialkennwert beiträgt. Holz hat eine neue Wertschätzung und damit auch einen wirtschaftlichen Auftrieb erfahren, der sich in Produkt- und Technologieinnovationen bemerkbar machte. Das Werkstoff-Engineering hat die Anwendungen mit Holz grundsätzlich verändert.
Als Werkstoffgruppe mit enormem Potenzial werden Wood Polymer Composites (WPC) gehandelt. Sie zählen zu den am stärksten wachsenden Marktsektoren der Kunststoffindustrie. Die rasche Entwicklung innerhalb der beiden vergangenen Jahrzehnte zum heutigen Qualitätsniveau hat bereits zu Anwendungen in der Möbelindustrie, der Autobranche und bei Verkleidungen geführt. Die Kombination von Holz und Kunststoff bietet vielseitige Chancen, wie ein Maschinengestell aus Holzfurnierlagen-Verbundwerkstoff (Wood Veneer Composite, WVC) für die Verwendung in Transportmaschinen eines Unternehmens zur Salzförderung demonstriert.
WVC ist ein schichtweise verklebtes Holzfurnier und ermöglicht in der Bauweise Anpassungen an Umwelteinflüsse. Statische und dynamische Untersuchungen haben die grundlegende Eignung des Holzwerkstoffes gezeigt. Holz verfügt über Eigenschaften, die sogar einen technischen Mehrwert generieren, wie Sven Eichhorn und Ronny Eckardt von der Technischen Universität Chemnitz darstellten. Im Vergleich zu unlegiertem Stahl kam es zu einem geringeren Materialabbau unter Einfluss unterschiedlicher Chemikalien, so auch gegenüber Salzen in flüssiger (Sole) und fester Form (Streusalz).
Die Stärken der Stärke
Mit Produkten aus hoch-amylosehaltiger Stärke hat die amynova polymers GmbH aus Bitterfeld-Wolfen den ökologischen Kreislauf geschlossen. Vom landwirtschaftlichen Anbau der Pflanzen über die Gewinnung und die Nutzung der Stärkelösung in der Landwirtschaft bis zu ihrem vollständigen biologischen Abbau ist die Innovation erprobt. Die Stärkelösung kann als Haftmittel für den Pflanzenschutz eingesetzt werden. Dabei bildet sich eine Schicht zur Benetzung mit sehr guten Klebeeigenschaften. Sie speichert die eingesetzten Mittel wie ein Depot und gibt sie nach und nach ab. Bei geringerem Einsatz der Pflanzenschutzmittel erhöht sich gleichzeitig die Wirtschaftlichkeit des Ackerbaus, da sich Saatverlust, Unkrautbefall sowie Pflanzenschäden verringern.
Die Verwertung der ganzen Pflanze erhöht die Material- und Kosteneffizienz von Naturfasern. Gleichzeitig können diese Fasern die Eigenschaften von Bauteilen auf hohem Niveau unterstützen. Die Vorteile gegenüber konventionellen Naturfasern als Verstärkung in Kunststoffkomponenten schilderte Roman Rinberg von der Technischen Universität Chemnitz.
Trägermaterialien aus Biokunststoffen, die vollständig abbaubar sind, helfen bei der Reinigung von Wasser, insbesondere in Ländern mit Wasserarmut. Mikroorganismen besiedeln die Biopolymere und sorgen mit einem hohen Wirkungsgrad für den gleichzeitigen Abbau der Schadstoffe Ammoniumstickstoff und Nitrat, wie Dr. Werner Anton in einem Projekt der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg erforscht. Der Fortschritt ist gewaltig, da in der derzeitigen Aufbereitung die einzelnen Stoffe nacheinander abgebaut werden müssen. Der Umweltingenieur befasst sich gegenwärtig mit der zentralen Frage, welche Mikroorganismen den Abbau der Schadstoffe bewirken.
Die begleitende Fachausstellung "naro.tech - Messe für Nachwachsende Rohstoffe" und die parallel laufende Landwirtschaftsmesse "Grüne Tage Thüringen" erhöhten die Ausstrahlungskraft des Symposiums und sorgten für die Verbindung von Theorie und Praxis. "Die Veranstaltungen haben bei Wirtschaft und Verbrauchern das Interesse an nachwachsenden Rohstoffen, insbesondere hinsichtlich ihres stofflichen Gebrauchs, erhöht", stellt Johann Fuchsgruber, Geschäftsführer der Messe Erfurt, erfreut fest.
Weitere Informationen www.narotech.de www.gruenetage.de
