Stoffliche Nutzung nachwachsender Rohstoffe

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1 Oliver Türk Stoffliche Nutzung nachwachsender Rohstoffe Grundlagen - Werkstoffe - Anwendungen Mit 337 Abbildungen und 128 Tabellen Springer Vieweg

2 Inhaltsverzeichnis Vorwort VII Danksagung IX Abkürzungsverzeichnis XVII Dimensionen und Physikalische Einheiten XXIII 1 Einleitung Fossile Ressourcen Klimawandel Anbauflächen Reststoffpotentiale Bioraffinerien 24 Literatur 31 2 Werkstoffliche Aspekte Werkstoffe und wichtige Stoffströme Verbundwerkstoffe und biogene Verbundwerkstoffe Petrochemische Kunststoffe Biokunststoffe Biologisch abbaubare petrochemische Kunststoffe Biologische Abbaubarkeit / Kompostierung Der Kohlenstoffkreislauf N utzungskonzepte für Werkstoffe Ökobilanz Ökonomische Situation bei Kunststoffen Einteilung der betrachteten Produkte und Werkstoffe 84 Literatur 85 Teil A: Biopolymere aus der Natur 93 3 Proteine Kollagen Leder Wursthüllen aus Kollagen Kollagen in der regenerativen Medizin Gelatine 117

3 XII Inhaltsverzeichnis 3.3 Sojaprotein Casein Weitere Bindemittel auf Proteinbasis Keratine: Wolle Seide Elastin Fibrin/Fibrinogen 160 Literatur : Polysaccharide Cellulose Papier Celluloseregenerate: Fasern und Filme Wursthüllen aus Cellulose Organische Celluloseester Anorganische Celluloseester: Cellulosenitrat und Celluloid Methylcellulose Hydroxyethylcellulose Hydroxypropylcellulose Ethylhydroxyethylcellulose Carboxymethylcellulose Naturfasern aus Cellulose und deren Verbundwerkstoffe Halmgutartige Werkstoffe aus Cellulose Tenside mit Saccharid-Grundbausteinen Hemicellulosen / Polyosen Mannane Xylane Pektine Chitin / Chitosan Stärke und Stärkeblends Gummen Gummi arabicum Gum Tragacanth, Gum Ghatti Gum Karaya 260

4 Inhaltsverzeichnis XIII Guar-Gummi Johannisbrotkernmehl Tamarindenkernpulver Polysaccharide aus Algen und Seetang Alginsäuren Alginsäureester Agar-Agar Carrageenan Polysaccharide aus Bakterien Xanthan Dextran Polysaccharide aus Pilzen Schizophyllan Scleroglucan Weitere Polysaccharide 279 Literatur Biogene Polyester Polyhydroxyalkanoate Kork/Suberin Cork Polymer Composite (CPC) Schellack 315 Literatur Biopolymere mit Netzwerkstruktur Polyisoprene Kautschuk Guttapercha : Holz Lignin Exkurs: Phenol-Formaldehyd-Harze Plattenförmige Produkte aus Holz Wood Polymer Composites (WPC) 358 Literatur 361

5 XIV Lnhaltsverze ichnis Teil B: Biopolymere aus biogenen Monomeren 367! 7 Polyester aus biogenen Monomeren Polymilchsäure (PLA), ein Homopolymer aus einer biogenen Hydroxysäure Biogene und partiell biogene Polyester: Copolymere 388 I Bernsteinsäure und Polybutylensuccinat (PBS) Furandicarbonsäure 392! Polyethylenterephthalat 393 \ Polytrimethylenterephthalat 394 Literatur Ungesättigte Polyesterharze Ungesättigte Dicarbonsäuren für die Herstellung von Polyesterharzen und Polyestern 403 Literatur 411 ; 9 Biogene Alkohole Glycerin ,2-Ethandiol, Ethylenglykol 416 i 9.3 1,2-Propandiol, Propylenglykol 417 i 9.4 1,3-PropandioL Isobutanol Sorbit Xylit 420 Literatur Weitere biogene Säuren und Alkohole Kolophonium Acrolein / Acrylsäure 428 Literatur Biogene Polyolefine: Polyethylen aus biogenem Ethanol 431 Literatur Polyvinylchlorid aus biogenem Ethanol 439 Literatur Furanharze, Polyfurfurylalkohol 443 Literatur Polyamide Polyamide aus biogenen Dicarbonsäuren und Diaminen 457

6 Inhaltsverzeichnis XV 14.2 Polyamide aus biogenen Aminocarbonsäuren Eigenschaften, Anwendungen und Ökonomie der biogenen Polyamide 461 Literatur Polymere aus phenolischen Monomeren Harze aus Cashew-Nussschalenöl Tannine Japanlack / Urushi 475 Literatur Polymere aus Triglyceriden Öle und Fette Monomere Nutzung: Triglyceride als Bioschmierstoffe Monomere Nutzung: Triglyceride als Basis für Tenside Linoleum Epoxidierte Pflanzenöle als Matrix für Verbundwerkstoffe Pflanzenöle als Bindemittel für Farben, Lacke und Druckfarben 509 Literatur Polyurethane 517 Literatur Zusammenfassung und Ausblick 525 Literatur 527 Index 529