BIOFOLIEN BIOMATERIALIEN TRENDS Jan SWITTEN 2014 1
Was sind Biokunststoffe Definition European Bioplastics Kunststoffe entstanden aus nachwachsenden Rohstoffen oder Abbaubare oder kompostierbare Kunststoffe oder Beides 2
Geschichte 1990-2003 : erste Generation Biologischer Abbau im Focus Materialien basiert auf Stärke oder entstanden durch Fermentation Eigenschaften minderwertig 2003-2010 : zweite Generation Focus verlegt sich von Abbaubarkeit auf Nachhaltigkeit Eigenschaften und Verarbeitung deutlich verbessert Anfang industrielle Produktion Stärke, Zellulose basierte Materialien, PLA, PHA 2010- heute : dritte Generation Verbesserung der Eigenschaften Nachhaltigkeit primär Erneuerbare Rohstoffe für Produktion von PE, PA, PET 3 3
Biokunststoffe Biokunststoffe sind: organische Materialen, wobei Kohlenstoff von neuen biologischen Quellen kommt NEUER Kohlenstoff Sonnenlicht/ Energie 14 CO 2 +H 2 O ( 14 CH 2 O) X + O 2 Neuer Kohlenstoff 1-10 Jahre >10 6 Jahre Öl, Kohle, Gas Alter Kohlenstoff Quelle :R. Narayan, Vienna Nov 2007 4
C 14 in CO 2 14 CO2 Sonne Strahlung Biomasse ( 12 CH 2 O) x ( 14 CH 2 0) x 12 CO2 Neuer Kohlenstoff C-14 ist die Basis für die Berechnung der Menge Biomasse ASTM, EN,ISO Standard Kosmische Strahlung Fossile Quellen (Petroleum, Gas, Kohlen) ( 12 CH 2 0) x 14 N 14 C 14 CO 2 Alter Kohlenstoff 12 CO 2 Quelle :R. Narayan, Vienna Nov 2007 5
BIO oder Biobasiert Menge biobasierten Kohlenstoff in das Material als eine Gewichts- oder eine prozentuelle Gewichtsfraktion des Materials Die Verringerung des carbon footprint ist die treibende Kraft Bio oder Bio-erneuerbare Rohstoffe anzuwenden 6
Zertifizierung 7
Zertifizieren Abbaubarkeit 8
Biopolymere Quelle : Fachhochschule Hannover 9
Kapazitäten 10
Biopolymere und Bodenbenutzung Heute : Pflanzlich basierte Materialien weltweit : 1,5 Millionen Tonnen : weniger als 0,01 % Landgebrauch 2020 : Pflanzlich basierte Materialien weltweit : 3,5 Millionen Tonnen : weniger als 0,03 % Landgebrauch 11
Bausteine aus nachwachsenden Rohstoffen 12
Polyäthylen Aus Ethanol durch Fermentation von Zucker Ethanol Dehydration Äthylen Polyethylen Eigenschaften gleich wie Standard PE Nur Nieder druck Verfahren : PE-HD und PE-LLD zu Verfügng Kommerziell : BRASKEM Brasil 200000 t (F-Kur in Europa) Neue Kapazitäten geplant : Dow USA 150000 t 13
Polyester PET ist Polyethylän Therephtalat entstanden aus : Äthylen Glycol (30%) und Therephtalsäure (70 %) Äthylen Glycol aus Ethanol (Fermentation von Zucker aus Zuckerrohr) : Therephtalsäure aus pflanzliche Öle Plant Bottle Coca Cola (30% Nachhaltig) Heinz Pepsi Furansäure aus pflanzliche Quellen kann Terephtalsäure ergänzen (Avantium) 14
Thermoplastische Stärke Wenig modifiziert Wenig Verarbeitungsenergie Carbon footprint neutral Wenig Energieverbrauch bei der Herstellung 15
PLA 16
PLA Eigenschaften Gute mechanische Eigenschaften Transparenz Medium Barriere für Sauerstoff und Feucht Gute Aromabarriere Knisper-effekt Niedrige Temperatur Beständigkeit Verbesserung Eigenschaften Stereo Isomeren (Purac) Mischung aus Biologie und Chemie Vermischen und kompoundieren 17
Zellulose basierte Kunststoffe Meist Folien Basiert auf Holz Pulp Chemische Behandlung (CS 2, Saure etc ) Energieverbrauch (CO2 Ausstoß) kompensiert durch nachhaltigen Holzbau und Energieverbrauch Verbesserte Eigenschaften Neue Anwendungen Kaschieren mit anderen Materialien 18
PHA Entsteht durch bakterielle Umsetzung von Kohlhydraten, Zucker, Algen, Abfälle, usw. ) Reihe von polyesterähnlichen Polymeren werden geformt Ergebnis : Kohlenstoff neutral Nachteil : Kapazitäten Viel Forschung aber wenig kommerzielle Produkte Großes Potential 19
Modifizierte Biopolymere Verbesserung der Eigenschaften durch Kompoundieren oder Mischen BASF (Ecoflex Ecovio) FKUR Albis Mondi (Kombinationen mit Papier) Tecnaro Poly one Sukano Roquette 20
Nachhaltig? Nachwachsende Rohstoffe und fossile Rohstoffe : % nachwachsende Rohstoffe?? Was mit Rezyklat?? Ist kompostieren nachhaltig? Keine Regel, keine Normen, keine Angaben 21
Markt Biokunststoffe 2020 Starkes Wachstum von nicht abbaubar Grün PE, PP, PVC bekommen via Ethanol aus nachwachsenden Rohstoffen Wachstum Kunststoffe aus nachwachsenden Rohstoffen (PE, PET, Urethane, Bausteine aus nachwachsenden Rohstoffen) Starkes Wachstum von PHA direkt erreichen durch Fermentation Wachstum von biorientiertes PLA mit verbesserten Eigenschaften Traditionelle Biokunststoffe, auf Stärke, Cellulose, Polyester basierend, werden stagnieren Entwicklung neuer Technologien (Einbau CO 2 in Kunststoffe) 22
Danke für IHRE AUFMERKSAMKEIT JAN SWITTEN 23