Technische Biopolymere (eBook)

Rahmenbedingungen, Marktsituation, Herstellung, Aufbau und Eigenschaften

Hans-Josef Endres, Andrea Siebert-Raths (Autoren)

eBook Download: PDF

2009 | 1. Auflage
648 Seiten
Carl Hanser Fachbuchverlag
978-3-446-42104-2 (ISBN)

Infos

Dieses Werk konzentriert sich erstmalig auf tatsächlich am Markt verfügbare Werkstoffe und kann dabei auf ganz neue Erkenntnisse aus entsprechenden Forschungsprojekten zurückgreifen, in denen mit hohem Aufwand marktverfügbare Werkstoffe recherchiert, charakterisiert und systematisch untersucht wurden. Zudem beschreibt es insbesondere technische Werkstoffe und nicht die biogenen Rohstoffe oder in der Natur vorkommenden biologischen Makromoleküle wie beispielsweise Proteine.
Der Leser findet hier ebenfalls wertvolle Hilfe bei der Suche nach Informationen bezüglich mikrostrukturellem Aufbau, Herstellung und technischer Verarbeitungs-, Gebrauchs- sowie Entsorgungseigenschaften von Biopolymeren.
Inhalt:
·Begrifflichkeiten im Zusammenhang mit Biopolymeren
·Werkstoffklassen
·Herstellrouten
·Struktureller Aufbau
·Umfassende technische Kennwerte
·Vergleich der Eigenschaftsprofile der technischen Biopolymer mit denen der konventionellen Kunststoffe
·Entsorgungsoptionen
·Daten zur Nachhaltigkeit und zur Ökobilanz
·Wichtige gesetzliche Rahmenbedingungen
·Prüfnormen
·Marktakteure
·Handelsnamen
·Hersteller
·Preise
·Aktuelle Verfügbarkeiten und Zukunftsperspektiven
·Aktuelle Anwendungsbeispiele
·Zukünftige Materialentwicklungen

Inhalt

Vorwort 6
Inhaltsverzeichnis 8
1 Einleitung 18
1.1 Themenabgrenzung 18
1.2 Was sind Biopolymere? 22
1.2.1 Abbaubare petrobasierte Biopolymere 23
1.2.2 Abbaubare biobasierte Biopolymere 23
1.2.3 Nicht abbaubare biobasierte Biopolymere 24
1.2.4 Blends und Copolymere aus den verschiedenen Rohstoff- und Werkstoffgruppen 25
1.3 Rahmenbedingungen für Biopolymere 26
1.3.1 Entsorgung konventioneller und bioabbaubarer Kunststoffe 26
1.3.2 Limitierung petrochemischer Ressourcen 30
1.3.3 Zunehmendes Umweltbewusstsein 35
1.3.4 Nachhaltigkeit als Teil der Unternehmensstrategie 36
2 Stand der Kenntnisse 38
2.1 Historie von Biopolymeren 38
2.2 Biopolymer-Werkstoffgenerationen 39
2.3 Biologische Abbaubarkeit und Kompostierbarkeit 41
2.4 Oxoabbaubarkeit 45
2.5 Rohstoff- und Flächenbedarf zur Biopolymererzeugung 46
2.6 Nachhaltigkeit und Entropieeffizienz von Biopolymeren 56
2.7 Patentrechtliche Situation von Biopolymeren 63
3 Rechtliche Rahmenbedingungen für Biopolymere 66
3.1 Deutsche Verpackungsverordnung 66
3.1.1 Anwendungen ohne Entsorgungserfordernis 66
3.1.2 Anwendungen mit Entsorgungserfordernis 66
3.1.3 Novellierung der deutschen Verpackungsverordnung 68
3.2 Übergeordnete Standards zur Prüfung der Kompostierbarkeit 70
3.2.1 DIN V 54900 71
3.2.2 DIN EN 13432 74
3.2.3 DIN EN 14995 75
3.2.4 ISO 17088 75
3.2.5 ASTM D6400 75
3.2.6 ASTM D6868 76
3.2.7 AS 4736 76
3.2.8 Vergleich der übergeordneten Normen/Standards 77
3.3 Prüfnormen zur Durchführung (Normative Verweisungen) 79
3.3.1 Richtlinien 80
3.3.2 Normen zu Verpackungen (Allgemein) 81
3.3.3 Aerober Bioabbau – aquatisch 82
3.3.4 Aerober Bioabbau – terrestrisch 84
3.3.5 Anaerober Bioabbau 86
3.3.6 ASTM D6866 (14C-Methode) 87
3.3.7 OECD-Richtlinien 88
3.3.8 Japanische Standards 89
3.3.9 VDI 4427 90
3.4 Zulässige Hilfsstoffe und Additive 91
3.5 Zertifizierung der Kompostierbarkeit 92
3.6 Angrenzende Verordnungen 98
3.6.1 Biopolymere im Kontext der Abfallablagerungsverordnung 98
3.6.2 Biopolymere im Kontext der deutschen Kompostverordnung 100
3.6.3 Biopolymere im Kontext der Düngemittelverordnung 103
3.7 Abfallentsorgung in der EU 103
4 Herstellung und chemischer Aufbau von Biopolymeren 108
4.1 Herstellung von Biopolymeren 108
4.1.1 Chemische Synthese petrochemischer Rohstoffe 111
4.1.2 Chemische Synthese biobasierter Rohstoffe 120
4.1.3 Direkte Biosynthese der Biopolymere 138
4.1.4 Modifizierung nachwachsender Rohstoffe 145
4.1.5 Blends 168
4.2 Chemische Struktur der Biopolymere 169
4.2.1 Polymethylene 170
4.2.2 Polyether (Polyglykole) 172
4.2.3 Polysaccharidpolymere 173
4.2.4 (Bio-)Polyester 178
4.2.5 (Bio-)Polyamide (Bio-PA) 185
4.2.6 (Bio-)Polyurethane (Bio-PUR) 188
4.2.7 Proteinbasierte Polymere 189
5 Technische Eigenschaftsprofile von Biopolymeren 192
5.1 Eigenschaftsprofile der wichtigsten Biopolymere 193
5.1.1 Polyvinylalkohole (PVAL) 193
5.1.2 Polycaprolacton (PCL) 200
5.1.3 Polyhydroxyalkanoate (PHA) 201
5.1.4 Polylacticacid (PLA) 204
5.1.5 PLA-Blends 209
5.1.6 Bio-Copolyester 211
5.1.7 Stärke/Stärkeblends/Thermoplastische Stärke (TPS) 212
5.1.8 Celluloseregenerate (CH) 214
5.1.9 Cellulosederivate (CA, CP, CB, CN, CAB, CAP) 216
5.1.10 Bio-PE, Bio-PP, Bio-PA, Bio-PUR 219
5.2 Eigenschaften im Vergleich zu konventionellenKunststoffen 219
5.2.1 Biopolymerwerkstoffe für Spritzgussanwendungen 220
5.2.2 Biopolymerfolienwerkstoffe 242
5.2.3 Fazit für zukünftige Anwendungen 264
6 End-of-Life-Options von Biopolymeren 268
6.1 Deponie 268
6.2 Recycling 270
6.2.1 Thermomechanisches Recycling 270
6.2.2 Chemisches Recycling 271
6.3 Kompostierung 271
6.3.1 Industrielle Kompostierung 272
6.3.2 Häusliche Kompostierung 272
6.4 Verbrennung 273
6.4.1 Brennwerte von Biopolymeren 273
6.4.2 Emissionen bei der Verbrennung von Biopolymeren 276
6.5 Biogaserzeugung 279
6.6 Produktspezifische Entsorgung 281
6.6.1 Auflösen/Abbau in Wasser 281
6.6.2 Auflösen/Abbau im Erdreich 282
6.6.3 Auflösen/Abbau im Organismus (Verzehren, Bioabbau) 282
6.7 Littern 283
7 Ökobilanzierung von Biopolymeren 284
7.1 Methodik der Ökobilanzierung 284
7.1.1 Festlegung des Zieles und des Untersuchungsrahmens 286
7.1.2 Erstellung einer Sachbilanz 286
7.1.3 Wirkungsabschätzung 287
7.1.4 Auswerten der Ergebnisse 291
7.2 Daten zur Ökobilanz von Biopolymeren 292
8 Darstellung des Biopolymermarktes 298
8.1 Aktuelle Verfügbarkeit und zukünftige Kapazitäten 298
8.2 Aktuelle Preissituation 305
8.3 Marktakteure im Bereichbiologisch abbaubarer Polymere 307
8.4 Biopolymerhersteller und Materialtypen 308
8.5 Biopolymerverarbeiter/-Konverter 389
9 Ausblick 397
Anhang 400
A Hersteller, Handelsnamen und Datenblätter 400
B Abfallentsorgungssysteme in Europa 562
C Auszug aus novellierter Verpackungsverordnung 611
D DSD-Lizensgebühren 613
Abkürzungsverzeichnis 620
Literaturverzeichnis 623
Internetquellen 631
Register 634
Die Autoren 647

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 3.6.2009
• Verlagsort: München
• Sprache: deutsch
• Original-Titel: Biopolymers
• Themenwelt: Naturwissenschaften ► Chemie
• Themenwelt: Technik ► Maschinenbau
• Schlagworte: Biopolymere • Nachschlagewerk • Werkstoffe
• ISBN-10: 3-446-42104-1 / 3446421041
• ISBN-13: 978-3-446-42104-2 / 9783446421042