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DAS FACHMAGAZIN FÜR BIOENERGIE UND -ÖKONOMIE Samstag, 23.06.2018

glycerin_siemens_telefon_grSchlafender Riese der Biokunststoffe

Daß fossile Ressourcen für die energetische wie die stoffliche Nutzung nur begrenzt verfügbar sind, ist mittlerweile auch in der breiten Öffentlichkeit angekommen. Nicht erst seit gestern ist die Kunststoff-Industrie auf der Suche nach Alternativen zum Rohstoff Erdöl. Besonders ökoeffizient kann die Produktion werden, wenn Rohglycerin, ein Nebenprodukt aus der Biodiesel-Herstellung, genutzt wird.

Diese Möglichkeit untersuchte ein von der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR) gefördertes Projekt von Juli 2005 bis Dezember 2008. Beteiligt waren die Unternehmen Siemens, BASF und das Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM). Infolge der damals gestiegenen Biodiesel-Produktion am deutschen Markt gab es ein Überangebot an Rohglycerin.

 Das Glycerin kann in einem Fermentationsprozeß in Biokunststoffe wie Polyhydroxybuttersäure (PHB, s. Kasten) umgewandelt werden. Ziel war die Entwicklung neuer, ökoeffizienter Produkte für den Einsatz in der Elektronik. Für potentiell verfügbare Biopolymere sollten Einsatzfelder entsprechend den Marktanforderungen für technische Kunststoffe erschlossen werden.

glycerin_glas_grBeim Einsatz von Biopolymeren müssen zwei Aspekte berücksichtigt werden: Es können sich nur wirtschaftlich konkurrenzfähige Biokunststoffe auf dem Markt durchsetzen, auch werden sich nur Biopolymere mit mindestens vergleichbaren technischen Eigenschaften gegenüber erdölbasierten Werkstoffen behaupten.
Untersucht wurden in dem Projekt die Kosten des Grundmaterials und der Veredelung, die Unabhängigkeit vom Erdöl, die effiziente Nutzung regionaler Ressourcen und die Schaffung von Arbeitsplätzen zur Standortsicherung. Das Projekt umfaßte zwei Bereiche: Bio-Pro erprobte, inwieweit sich Rohglycerin, bei Projektstart kaum genutztes Nebenprodukt der Biodieselproduktion, zur Kunststoffherstellung eignet. Dabei stellten natürlich vorkommende Bakterien aus dem Glycerin den Biokunststoff PHB her. BASF ermittelte unter Annahme eines Preises für Rohglycerin von etwa 15 Cent pro Kilogramm Herstellungskosten von 1,80 bis 1,90 Euro pro Kilogramm PHB. Das ist noch teurer als beispielsweise Polyethylen (PE) mit rund 1,30 Euro pro Kilogramm, aber auch nicht so weit entfernt.

Fertigung mit etablierter Technik

Der Projektteil Bio-Fun beschäftigte sich mit der Fertigung von beispielsweise Telefongehäusen oder Kunststoffbauteilen im Innenraum von Fahrzeugen. Als Beispiel für einen Gehäusewerkstoff wurde ein Tischtelefon gefertigt. Dabei konnten glasfaserverstärkte Verbundwerkstoffe (Compounds) innerhalb der normalen Fertigungslinien problemlos verarbeitet werden. In diesen Fertigungslinien waren die Werkzeuge für den Kunststoff ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) konzipiert.
Der Kunststoff PHB ist ein Polyester natürlichen Ursprungs. Sein Schmelzpunkt liegt bei 180 Grad. Der Biowerkstoff ist biologisch abbaubar und kompatibel mit bestehenden Verarbeitungsprozessen. Durch das Beimischen verschiedener Zusatzstoffe (Compoundierung) können die Materialeigenschaften variiert werden. Durch Compoundierung zum Beispiel mit dem BASF-Produkt Ecoflex ist eine Verarbeitung im Spritzgußverfahren möglich, allerdings nur in einem relativ engen Temperaturbereich. Bei Demonstrationsvorhaben fertigte Siemens zunächst in Vorversuchen Telefonhörerschalen und anschließend ein komplettes Telefongehäuse „Optiset“ aus acht Kunststoffteilen.
Bestandteil der Untersuchungen war auch ein Klimatest: Dabei überstand ein Biokunststoff aus PHB und Ecoflex im Mischungsverhältnis 70 zu 30 die einwöchige Klimalagerung weitgehend unbeschadet. Nach sechs Wochen waren die Produkte aus dem gemischten Biokunststoff immer noch formbeständig, die mechanischen Eigenschaften hatten sich aber deutlich verschlechtert. Der Anwendungsbereich des Kunststoffes ist also begrenzt, da PHB in Reinform spröde und nicht so widerstandsfähig wie andere Kunststoffe ist.

Handlungsbedarf sieht die Studie noch bei der Nachhaltigkeitsbewertung. Nur wenn der Energieaufwand zur Fermentation und Aufbereitung des PHB reduziert wird, weitgehend alternative Energiequellen eingesetzt und kurze Transportwege genutzt werden, kann bei der Umweltbewertung das gegenwärtige Niveau von ABS erreicht werden. 

www.biofun.de 

Thomas Isenburg

Der 250seitige Abschlußbericht zum Projekt informiert umfassend über Entwicklung, Herstellung, Einsatz sowie ökologische Aspekte von Biokunststoffen. Unter dem Förderkennzeichen 22010604 steht er bei der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe zum Download bereit:

www.fnr.de (Rubrik „Projekte & Förderung“)

Dieser Artikel ist in der Ausgabe 5 / 2010 energie pflanzen erschienen.




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