Innovative Ansätze für Werkstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen. Fachtagung Materialauswahl und Ressourceneffizienz Hamburg

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1 Innovative Ansätze für Werkstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen. Fachtagung Materialauswahl und Ressourceneffizienz Hamburg Dr. Jan Lüdtke

2 Wer wir sind.

3 Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV) Johann Heinrich von Thünen-Institut Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume Wald und Fischerei Institut für Holztechnologie und Holzbiologie Thünen-Institut für Holzforschung

4 Gemeinsames Institut für Holzforschung in Hamburg

5 Thünen-Institut für Holzforschung. Holzartenidentifizierung und Holzqualität Faser- und Holzwerkstoffe, Chemierohstoffe Holz und Umwelt

6 Ressourcen- verfügbarkeit.

7 Rohstoffkonkurrenz Holz. 27 % Energie 10 % Zellstoffindustrie (inkl. Papier/Pappe) HWS-Industrie 17 % 2 % Sonstige Holz Sägeindustrie 44 %

8 Rohstoffaufkommen und -potential in Europa. Ergebnisse der europäischen Holzrohstoffbilanz Mio. m³ A1 Nachfrage + 2,5% B2 Nachfrage + 1,0% Hohe Mobilisierung Mittlere Mobilisierung Niedrige Mobilisierung (Mantau et al., EUwood 2010)

9 Rohstoffaufkommen und -potential in Europa. Ergebnisse der europäischen Holzrohstoffbilanz 300 in Mio m³ Versorgungslücke Gesamtaufkommen hölzerner Biomasse Überschuss und Defizit total woody biom. surpl./defic. ME mittleres Mobilisierungsszenarioi (Mantau et al., EUwood 2010)

10 Wie sieht es aus bei Ihnen im Büro? Digitale Revolution? Wir benutzen immer noch ziemlich viel Papier

11 Beispiel 1. Hochausbeute- faserstoffe.

12 Papierherstellung. Holz

13 Papierherstellung. Aufschluss und Zerfaserung (in der Regel einstufig chemisch) Holz ungebleichter Zellstoff

14 Papierherstellung. Aufschluss und Zerfaserung (in der Regel einstufig chemisch) Holz Bleiche ungebleichter Zellstoff gebleichter Zellstoff

15 Papierherstellung. Aufschluss und Zerfaserung (in der Regel einstufig chemisch) Holz Bleiche ungebleichter Zellstoff Papierherstellung gebleichter Zellstoff Papier

16 Papierherstellung. Aufschluss und Zerfaserung Potential für Effizienzsteigerungen Holz Bleiche ungebleichter Zellstoff Papierherstellung gebleichter Zellstoff Papier

17 Hybrid-Fiber -Verfahren. Aufschluss und Zerfaserung 1) milder chemischer Aufschluss Holz 2) mechanische Zerfaserung ungebleichter Zellstoff

18 Hybrid-Fiber-(Magnefit)-Verfahren. Ergebnisse (Wenig et al., 2011)

19 Hybrid-Fiber-(Magnefit)-Verfahren. Ergebnisse 1,7x (Wenig et al., 2011)

20 Hybrid-Fiber-(Magnefit)-Verfahren. Ergebnisse 1,7x (Wenig et al., 2011) unproblematische Chemikalienrückgewinnung in existierenden Werken hohe Faserqualität erhöhte Recyclingrate

21 Beispiel 2.

22 img.roomeon.com/img/object/ikea-billy-buecherregal-regale_fa89e0ffe1_xxl.png

23 34.9 kg img.roomeon.com/img/object/ikea-billy-buecherregal-regale_fa89e0ffe1_xxl.png upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0d/2kg_gewicht.jpg

24 34.9 kg img.roomeon.com/img/object/ikea-billy-buecherregal-regale_fa89e0ffe1_xxl.png upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0d/2kg_gewicht.jpg

25 Beispiel 2. Innovative Holzwerkstoffe.

26 Leichtbaukonzepte Pockholz Dichte (kg/m³) Balsa Leichtbaumaterialien 0 (Thömen, 2009)

27 Spanplatte Dichte kg/m³ Sandwichplatte Dichte kg/m³ static.unplugged.rcrwireless.com/wp-content/uploads/2010/07/colonial_brick.jpg

28 Herstellung von Sandwichplatten. Streuen einer dreilagigen Matte Schließen der Heißpresse Öffnen der Presse auf Zieldicke Expansion der Mittellage Kalibrieren der Platte

29 Faserdecklagen Spandecklagen Furnierdecklagen

30 Kernmaterial: Expandierbares Polystyrol Schaumkern Mittlere Dichte 300 kg/m³

31 Kernmaterial: Expandierbares Polystyrol Schaumkern Mittlere Dichte 300 kg/m³

32 Massebilanz. Dichte... Holzanteil... Spanplatte 650 kg/m³ 90 % Masse absolut (kg) 1 m³ 585 Holz 65 Klebharz Annahmen Plattendicke: 19 mm Beleimungsgrad Ø: 10 % (Wasser und andere Zusatzstoffe sind nicht berücksichtigt)

33 Massebilanz. Dichte... Holzanteil... Spanplatte 650 kg/m³ 90 % Schaumkernplatte 380 kg/m³ 80 % Masse absolut (kg) 1 m³ 1 m³ Holz Klebharz Holz Kleb- Schaum harz Annahmen Plattendicke: 19 mm Beleimungsgrad Ø: 10 % Plattendicke: 19 mm Beleimungsgrad DL: 10 % Dichte ML: 80 kg/m³ Dichte DL: 800 kg/m³ (Wasser und andere Zusatzstoffe sind nicht berücksichtigt)

34 Fazit. (1) Holzindustrie wird zukünftig stärker um den Rohstoff Holz kämpfen müssen. (2) Der Holzpreis wird weiter steigen. (3) Das Ziel sind Werkstoffe, die wenig Ressourcen benötigen. (4) Die Herstellung neuartiger Werkstoffe muss einfach und möglichst konventionell sein.

35 Fazit. (1) Holzindustrie wird zukünftig stärker um den Rohstoff Holz kämpfen müssen. (2) Der Holzpreis wird weiter steigen. (3) Das Ziel sind Werkstoffe, die wenig Ressourcen benötigen. (4) Die Herstellung neuartiger Werkstoffe muss einfach und möglichst konventionell sein. Dr. Jan Lüdtke

36 Produktionsvolumen von Spanplatte und MDF (Europa, 2010). Spanplatte: 31 Mio m³ MDF: 12 Mio m³ mittelfristig könnten bis zu 30 % durch leichte Holzwerkstoffe ersetzt werden zusätzlich können neue Märkte erschlossen werden, die für die schweren Holzwerkstoffe bislang nicht zugänglich waren

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