WAS SIND. Nachwachsende Rohstoffe?

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1 WAS SIND Nachwachsende Rohstoffe? Folie 1 Nachwachsende Rohstoffe sind land- und forstwirtschaftlich erzeugte Produkte, die einer Verwendung im Nichtnahrungsbereich zugeführt werden. Sie können stofich oder energetisch genutzt werden. Industriepanzen sind ein- oder mehrjährige Panzen, die zur gezielten Erzeugung von Rohstoffen für die Industrie außerhalb der Nahrungskette dienen. Werden Panzen als Energieträger für die Wärme- und Stromgewinnung eingesetzt, spricht man von Energiepanzen.

2 NAHWAHSENDE RHSTFFE überall in unserer Welt Folie 2 Treibstoff Hydrauliköl Lackharze, Ölfarben, Lösemittel Kohlenhydrate Brennstoffe Waschmittel, Seifen Kosmetika, Arzneimittel Papier Kautschuk Baumwolle Kunststoff Wolle, Seide

3 Rapsöl Zucker Rizinusöl ellulose VM NAHWAHSENDEN RHSTFF zum Produkt Folie 3

4 NAHWAHSENDE RHSTFFE und fossile Rohstoffe im Vergleich Folie 4 Gesamter Rohstoffeinsatz der chemischen Industrie Verbrauch an Nachwachsenden Rohstoffen der chemischen Industrie Kohle Holzbestandteile Erdgas 27% 10% 8% 19% Kohlenhydrate Erdöl 55% Weltverbrauch: 245 Mio. t Natürliche Fette/Öle und alle anderen Nachwachsenden Rohstoffe Natürliche Fette/Öle 40% 25% 15% 1% Gesamtverbrauch: 20 Mio. t Proteine Panzenextrakte Quelle: Verband der hemischen Industrie e.v.

5 ÖLE UND FETTE Woraus und wie werden sie isoliert? Folie 5 Auspressen Extraktion Ausschmelzen Sonnenblumenöl Rapsöl Talg

6 Folie 6 WAS sind Öle und Fette? Fette sind Stoffe panzlichen und tierischen Ursprungs. Sie können üssig, halbfest oder fest sein. hemisch sind sie Ester aus Glycerin und Fettsäuren. Fette, die bei Raumtemperatur üssig sind, nennt man Öle. 1. NaH/H 2 2. HI H H H Fettsäure Glycerin Fettsäuren, die nur Einfachbindungen zwischen den Kohlenstoffatomen enthalten, werden als gesättigte Fettsäuren bezeichnet. Enthalten Fettsäuren eine oder mehrere Doppelbindungen, spricht man von ungesättigten Fettsäuren. Schematische Darstellung der Fettspaltung:

7 BEISPIEL RAPS: Waschmittel aus Panzenöl Folie 7 fi Schematische Darstellung der Tensidherstellung: Rapsöl Glycerin Aus Rapsöl kann in einem ersten Schritt durch Reaktion mit Wasserstoff ein gesättigter Fettalkohol hergestellt werden. H 1. Methanol 2. Wasserstoff/Katalysator Fettalkohol H 3 H H H S 3 Na 1. H 2 S 4 2. Neutralisation (NaH) H Anionisches Tensid (Alkylsulfonat) Anschließende Veresterung mit Schwefelsäure und Neutralisation mit Natronlauge führen zu einem wichtigen Tensid.

8 BEISPIEL RAPS: wenig hemie große Wirkung Folie 8 Schematische Darstellung der Umesterung: Rapsöl findet direkte Anwendung als Hydraulikoder Kettensägenöl. 3 Rapsöl Reaktion mit Methanol Rapsölmethylester H H H Aus Rapsöl werden durch Reaktion mit Methanol Rapsölmethylester und Glycerin gewonnen. Rapsölmethylester (RME) wird als Treibstoff (Biodiesel) in Verbrennungsmotoren (Diesel) eingesetzt. Glycerin wird bei der Herstellung von Kunststoffen, Kosmetika, Sprengstoffen, und Arzneimitteln verwendet und dient zusätzlich als Gefrierschutzmittel und Weichmacher. Glycerin H

9 Folie 9 Polyester entstehen durch Reaktion mehrwertiger Alkohole mit mehrwertigen arbonsäuren unter Wasserabspaltung: Aus Rizinusöl und Zitronensäure lässt sich ein Polyester herstellen: KUNSTSTFFE AUS PFLANZEN es geht auch ohne Erdöl H H H H H H H Rizinusöl Zitronensäure H 2 H H H H H H H H H n H H H n 3n H 2 + Schematische Darstellung:

10 ELLULSE, STÄRKE UND ZUKER: woher und wofür? Folie 10 Zerkleinern, Aufschließen, Abtrennen ellulose Zerkleinern, Auswaschen, Entwässern, Trocknen Stärke Waschen, Zerkleinern, Extraktion, Eindampfen, Kristallisation Zucker

11 HLZ: wertvoller Baustoff, Rohstoff und Energielieferant Harze, Gerbstoffe, Fette, Wachse Textilfasern, Folien, Glucose, Ethanol Direkte Verbrennung, Holzkohle, Holzgas, Methanol hem. Abbau und Umwandlung Nutzung zur Energieerzeugung Gewinnung von Extrakten Gewachsene Baumteile Gewinnung von ellulose Bauholz, Bretter, Furniere Sägespäne, kleine Holzpartikel Feinzerkleinerung Zellstoff, Papier Spanplatten Faserplatten, Holzschliff Folie 11

12 WIE wird Papier gemacht? Folie 12 Holzzerkleinerung Holzaufschluss ellulosegewinnung Papierherstellung Holz Wasser Zerkleinern Aufschließen Pressen, Waschen Leim, Wasser, Füllstoffe, Altpapier Mischen Trocknen, Glätten Abwasser, Ligninsulfonsäure Abwasser Holz enthält neben der ellulose auch Lignin. Das Lignin ist eine in Wasser schwer lösliche Substanz und muss bei der Herstellung von holzfreiem Papier abgetrennt werden. Deshalb wird das zerkleinerte Holz mit Kochlauge bei 160 bis 180 für vier bis sechs Stunden gekocht. Dabei werden die großen Ligninmoleküle durch chemische Reaktionen zu wasserlöslichen Verbindungen umgesetzt und lassen sich von der in Wasser unlöslichen ellulose trennen.

13 DIE RENAISSANE der Panzenfasern Folie 13 fi Natürliche Fasern Fasern Synthetische Fasern Panzliche Fasern Tierische Fasern Mineralische Fasern Beispiele für Faserpanzen: Flachs Jute Hanf Baumwolle Kokospalme Sisal In unserem Klima lassen sich Hanf und Flachs anbauen.

14 FLAHS UND HANF Verarbeitung und Produkte Folie 14 fi Hanf Flachs Raufen Rösten Hecheln Schwingen Traditionelle Nutzung: Textilien Segeltuch Taue, Seile Netze Neuartige Nutzung: Verbundstoffe Vlies Filtermaterialien technische Gewebe

15 MEDIZIN AUS DER NATUR Möglichkeiten Folie 15 fi In der Natur wachsen viele Panzen, deren Inhaltsstoffe als Arzneimittel verwendet werden. ftmals sind die Moleküle so kompliziert aufgebaut, dass eine künstliche Herstellung (chemische Synthese) zu aufwendig ist. Fingerhut (Digitalis) Mohn Morphin odein

16 MEDIZIN AUS DER NATUR Grenzen Folie 16 fi Viele Wirkstoffe, die früher oftmals nur aus Panzen gewonnen werden konnten, lassen sich heutzutage im Labor herstellen. Neue Synthesestrategien und insbesondere biotechnologische Verfahren erlauben die gezielte Darstellung naturidentischer Verbindungen. Dies ist billiger als eine Aufarbeitung von Panzen. Labor -H 3 Eibe Früher 6 H 5 6 H 5 N H H Taxol (Antikrebsmittel) H 3 H 3 H 3 H 3 H H 6 H -H 3 5 Heute Zitrone Heute Früher Ascorbinsäure (Vitamin ) Biofermenter

17 ENERGIE aus Panzen Folie 17 fi Energiegehalt (Heizwert) ausgewählter Rohstoffe in MJ/kg Energiegewinnung aus Nachwachsenden Rohstoffen setzt kein zusätzliches Kohlenstoffdioxid ( 2 ) frei! Rohöl Erdgas Rapsöl Biodiesel Steinkohle Biogas Bioethanol Braunkohle Papier Holz Stroh hinaschilf Die Biomasse, die auf der Fläche eines Fußballfeldes angepanzt wird, spart beim Verbrennen zehn Tonnen Kohlenstoffdioxid ein. Biodiesel aus einem fußballfeldgroßen Rapsfeld setzt im Vergleich zu normalem Diesel als Treibstoff 1,2 Tonnen weniger Kohlenstoffdioxid frei Quelle: Gesamt-Emissions-Modell Integrierter Systeme (GEMIS), Version 2.1, akt. und erw. Endbericht. Niedernhausen 1995 ISBN:

18 VM NAHWAHSENDEN RHSTFF zum Produkt Folie 3

19 Rapsöl Rizinusöl ellulose Zucker