Anwendungen der Biokunststoffe

Report
IfBB - Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe
Verfügbarkeit und beispielhafte Anwendungen
von biobasierten Werkstoffen und Produkten für
den kommunalen Bereich
B.Eng. Christian Schulz
Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe
Hochschule Hannover
Institutsleitung: Prof. Dr.-Ing. Hans-Josef Endres
Kongress NawaRo-Kommunal · 22./23.11. November · Berlin
Referent: Christian Schulz
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IfBB - Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe
Agenda
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•
•
Was sind Biokunststoffe?
Marktentwicklung
Anwendungen der Biokunststoffe
Zertifizierung
Aufbau einer Produktdatenbank
Beispiele für Produkte aus Biokunststoffen
in für kommunale Beschaffung relevanten Anwendungsbereichen
Referent: Christian Schulz
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IfBB - Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe
Was sind Biokunststoffe?
basieren auf
nachwachsenden
Rohstoffen
Nachwachsende
Rohstoffe
3. Biopolymere
Nicht
Abbaubar
2.
Biopolymere
sind
(bio-)abbaubar
und
basieren auf
nachwachsenden
Rohstoffen
Abbaubar
Konventionelle
Kunststoffe
1.
Biopolymere
sind (bio-)
abbaubar
Petrochemische
Rohstoffe
Referent: Christian Schulz
3
IfBB - Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe
Was sind Biokunststoffe?
• Keine neuartige Werkstoffgruppe, sondern
Eingruppierung in die Klasse der Kunststoffe
• Einteilung in :
1.
Abbaubare petro-basierte Biopolymere
2.
Abbaubare (überwiegend) biobasierte Biopolymere
3.
Nicht abbaubare, beständige biobasierte Biopolymere
• Vorteile von Biokunststoffen:
– Erneuerbare Rohstoffbasis
– Rohstofferzeugung für Biokunststoffe erfordert weniger Energie
– Neuartige Werkstoffeigenschaften in Gebrauch und Verwendung
– Vielfältige Entsorgungsmöglichkeiten (Kompostierung, klimaneutrale
energetische Verwertung…)
Referent: Christian Schulz
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IfBB - Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe
Agenda
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Was sind Biokunststoffe?
Marktentwicklung
Anwendungen der Biokunststoffe
Zertifizierung
Aufbau einer Produktdatenbank
Beispiele für Produkte aus Biokunststoffen
in für kommunale Beschaffung relevanten Anwendungsbereichen
Referent: Christian Schulz
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IfBB - Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe
Marktentwicklung
• Biopolymermarkt wächst derzeit jährlich um etwa 20 %:
2011
2015 (Prognose)
1,2 Mio. t
2,2 Mio. t
4,5 Mrd. €
7,5 Mrd. €
• Biopolymere machen etwa 1 % am
Gesamtkunststoffmarkt aus (250 Mio. t)
• Trendumkehr bei der Bioabbaubarkeit durch stärkeres
Wachstum bei beständigen Biokunstoffen bis 2015
 Langzeitanwendungen
Referent: Christian Schulz
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IfBB - Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe
Globale Produktionskapazitäten von
2.500
Biopolymeren
2.205
Kilotonnen
2.000
1.456
1.500
1.168
549
1.000
956
1.525
1.551
Beständig und
biobasiert
1.245
Beständig und
biobasiert
587
Bioabbaubar und
biobasiert
611
347
Bioabbaubar und
biobasiert
306
500
0
Referent: Christian Schulz
557
639
646
648
650
Bioabbaubar und
petrobasiert
Bioabbaubar und
petrobasiert
447
204
264
2010
2011
269
2012
293
2013
293
2014
310
2015
Quelle:
IfBB, FH Hannover
und European Bioplastics
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IfBB - Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe
Agrarflächen und Biopolymere
Jährliche
Jährliche
Biopolymer
Kunststoff
Produktion
Produktion
2015
[106 t]
[106 t]
Benötigte Fläche zur
Biopolymerproduktion
Ackerfläche
im Jahr 2015
[km2]
2
(Annahme: 0,34 t BP/km )
[km2]
Welt
250
1,7
5,000
15 Millionen
EU
65
0,5
900
1,8 Millionen
Deutschland
20
0,25
450
0,17 Millionen
Bodensee
Flächenbedarf für die
Biopolymerproduktion
2015: 0,03% der
weltweit verfügbaren
Agrarfläche
Referent: Christian Schulz
540
Austausch aller petrochemisch
basierten Kunststoffe in der
Automobilindustrie durch
Biopolymere erfordert 0,3% der
weltweit verfügbaren Agrarfläche
Vollständiger Austausch aller
petrochemisch basierten
Kunststoffe gegen Biopolymere
erfordert 4% der weltweit
verfügbaren Agrarfläche
8
IfBB - Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe
Agrarflächen und Biopolymere II
Quelle: Endres et.al., Kunststoffe 09/2011
Referent: Christian Schulz
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IfBB - Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe
Agenda
•
•
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•
•
•
Was sind Biokunststoffe?
Marktentwicklung
Anwendungen der Biokunststoffe
Zertifizierung
Aufbau einer Produktdatenbank
Beispiele für Produkte aus Biokunststoffen
in für kommunale Beschaffung relevanten Anwendungsbereichen
Referent: Christian Schulz
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IfBB - Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe
Anwendungen der Biokunststoffe
Marktsegmente für Biokunststoffe in 2011
Quelle: Endres et.al., Kunststoffe 09/2011
Referent: Christian Schulz
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IfBB - Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe
Biokunststoffe in der kommunalen
Beschaffung
Abbaubare petro-basierte
Biopolymere
Abbaubare (überwiegend)
biobasierte Biopolymere
Nicht abbaubare, beständige
biobasierte Biopolymere
Landwirtschaft/Ga-La-Bau
Abfallwirtschaft
(Kompostierbare) Abfallbeutel und Säcke
Catering
(Catering)
Mobiliar
Biokunststoffe oder NFK/WPCs
Bauen
z.B. Dübel aus Biokunststoff, BioPUR Dämmschäume oder NFK
Elektroartikel
Bürobedarf
Haushalt/
Haushaltsnahe Produkte
Referent: Christian Schulz
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IfBB - Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe
Agenda
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•
•
•
Was sind Biokunststoffe?
Marktentwicklung
Anwendungen der Biokunststoffe
Zertifizierung
Aufbau einer Produktdatenbank
Beispiele für Produkte aus Biokunststoffen
in für kommunale Beschaffung relevanten Anwendungsbereichen
Referent: Christian Schulz
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IfBB - Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe
Zertifizierung
• Europa
• Amerika
EN 13432
ASTM D 6400/6868
• Verschiedene Labels, u.a. „Keimling“ der European
Bioplastics, zertifiziert nach DIN CERTCO
Referent: Christian Schulz
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IfBB - Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe
Was bedeutet „bio-basiert“?
•
drei C-Isotope; 12C, 13C, 14C
Isotop
12C
13C
14C
Anteil
98,9 %
1,1%
10-12 %
14C selten, instabil, radioaktiv
•
•
•
Halbwertzeit 5730 ± 40 Jahre
(sog. „Cambridge-Halbwertzeit“)
Ständiger Austausch von C in
Atmosphäre und Biosphäre
 gleiches Verteilungsverhältnis
von 14C zu 12C
Bei Beendigung der Stoffwechselvorgänge kein weiterer Austausch
 14C ↓ bzw. Verhältnis 14C:12C ↓
Referent: Christian Schulz
Currie, Lloyd A.:
The remarkable metrological
history of radiocarbon dating (II)
NIST, 2004
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IfBB - Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe
Radiokarbondatierung – 14C Methode
•
•
Veränderung des ursprünglichen Verhältnisses von 14C zu 12C
im Vergleich zu Atmosphäre/Biosphäre zum Zeitpunkt der CFixierung lässt Rückschlüsse auf das Alter einer Materie zu
Ursprünge der Radiokarbondatierung in der Archäologie,
mittlerweile aber weitere Einsatzgebiete
(Lebensmittel, Kosmetika, Schmierstoffe, Kunststoffe, etc.)
•
Untersuchungen von Biopolymeren nach ASTM-D6866 mit
gleichem Konzept wie Radiokarbondatierung, jedoch nicht
Nutzung der Altersbestimmung, sondern Bestimmung des
biobasierten C-Anteils
 dadurch Unterscheidung in fossile/biogene Kohlenstoffquelle
 Rückschlüsse auf den Anteil nachwachsender Rohstoffe
Referent: Christian Schulz
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IfBB - Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe
Agenda
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•
•
•
•
•
Was sind Biokunststoffe?
Marktentwicklung
Anwendungen der Biokunststoffe
Zertifizierung
Aufbau einer Produktdatenbank
Beispiele für Produkte aus Biokunststoffen
in für kommunale Beschaffung relevanten Anwendungsbereichen
Referent: Christian Schulz
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IfBB - Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe
Aufbau einer Produktdatenbank
• Entwicklung einer Produktdatenbank von Biokunststoffen
und Bioverbundwerkstoffe für die kommunale Beschaffung
durch das IfBB - Institut für Biokunststoff und
Bioverbundwerkstoffe (FH Hannover)
Finanzierung:
BMELV
Trägerschaft:
FNR
Technische
Umsetzung:
Tangram Documents
Projektlaufzeit:
01.06.2011 – 31.07.2013
Referent: Christian Schulz
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IfBB - Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe
Projektinhalt
• Erfassung am Markt verfügbarer Produkte
1. Biokunststoffe
2. Naturfaserverstärkte Kunststoffe (NFK)
3. Wood Plastic Composites (WPC)
• Auswertung verfügbarer Datensammlungen,
Fragebogen für Hersteller...
• Zusammenfassung in einer frei zugänglichen Datenbank
der FNR (www.nawaro-kommunal.de)
• Pflege und Aktualisierung des Datenbestandes während
der Projektlaufzeit bis Mitte 2013
Referent: Christian Schulz
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IfBB - Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe
Merkmalerfassung in der Produktdatenbank
• Produktname und
Beschreibung
• Anwendungsgebiete/
Themenbereiche
• Foto
• Materialbeschreibung
• Produktvarianten
• Referenzen
• Zertifikate / Auszeichnungen
- Blauer Engel
- lebensmittelrechtliche Zulassung
- Kompostierbarkeit
- Bioanteil
-…
• Preise, Gebindegrößen
• Haltbarkeit/Abbaubarkeit
• Hersteller/Lieferant
(Einzelhandel?)
• …
Referent: Christian Schulz
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IfBB - Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe
Onlinezugriff über www.nawaro-kommunal.de
Referent: Christian Schulz
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IfBB - Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe
Agenda
•
•
•
•
•
•
Was sind Biokunststoffe?
Marktentwicklung
Anwendungen der Biokunststoffe
Zertifizierung
Aufbau einer Produktdatenbank
Beispiele für Produkte aus Biokunststoffen
in für kommunale Beschaffung relevanten Anwendungsbereichen
Referent: Christian Schulz
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IfBB - Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe
Beispiele für Produkte aus Biokunststoffen
in für kommunale Beschaffung relevanten Anwendungsbereichen
Haushalt/
Haushaltsnahe
Produkte
Gießkannen,
Staubsauger,
Trinkhalme
Landwirtschaft/
Ga-La-Bau
Agrarfolien und
-vliese, Dispenser,
Pflanztöpfe
Referent: Christian Schulz
Bürobedarf
Schreibgeräte,
Korrekturroller, Lineale
Catering
Wegwerfbesteck undgeschirr, Abfallbeutel
Mobiliar
Stühle
Abfallwirtschaft
(Kompostierbare)
Abfallbeutel und
-säcke
Bauen
Werkzeuggriffe, Dübel,
Bio-PUR-Isolierungen,
Dämmstoffe,
Terrassenbeläge,
Teppiche und
Bodenbeläge
Elektroartikel
Gehäuse für
Computermäuse,
Tastaturen, Telefone,
Handys sowie
Kabelisolierungen
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IfBB - Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe
Beispiel 1
Tastatur ‚Fujitsu KBPC PX ECO‘
• Bürobedarf / Elektroartikel
• Gehäuse aus
Celluloseacetat, beständig
• Keine weiteren Zertifikate
• Biobasierter Anteil
~ 45 %
• Im Einzelhandel verfügbar
• Preis: ab ca. 36,00 €
• Quelle: Fujitsu / bdbayershop.de
Referent: Christian Schulz
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IfBB - Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe
Beispiel 2
Öko-USB-Stick ‚Emtec M600‘
• Gehäuse aus PLA,
beständig
• Bürobedarf / Elektroartikel
• Keine weiteren Zertifikate
• Biobasierter Anteil
100 % (Gehäuse)
• Im Onlineshop verfügbar
• Preis: ca. 14,30 € (4 GB)
• Quelle: EMTEC / ZBP Media
Referent: Christian Schulz
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IfBB - Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe
Beispiel 3
Korrekturroller ‚Pritt ECOmfort‘
• Gehäuse aus PLA und
Cellulosefasern
• Biobasierter Anteil
89 %
• Preis: ab ca. 1,60 €
Referent: Christian Schulz
• Bürobedarf
• 3. Platz als „Biowerkstoff des
Jahres“ 2010
• Im Einzelhandel verfügbar
• Quelle: Henkel / karpshop.de
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IfBB - Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe
Beispiel 4
highlighter edding 24 ‚EcoLine‘
• Gehäuse aus Ligninderivat, Filterfasern aus
Recyclingmaterial
• Bürobedarf
• Keine weiteren Zertifikate
• Biobasierter Anteil
>= 70 %
• Im Einzelhandel verfügbar
• Preis: ab ca. 0,95 €
• Quelle: edding AG / bfh24.de
Referent: Christian Schulz
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IfBB - Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe
Beispiel 5
‚greenway‘ Cateringgeschirr
• PLA, Palmblatt, Holz,
Zuckerrohr, Zellulose…
• Catering / Haushalt
• Biobasierter Anteil 100 %
• Lebensmittelzulassung
• Teller/Schalen, Becher,
Deckel sowie Besteck…
Referent: Christian Schulz
• EN 13432 (DIN CERTCO),
ASTM D 6400
• Direktvertrieb
• Quelle: Loick Biowertstoff /
greenway-store.de
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IfBB - Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe
Beispiel 6
Mulchfolie
• Folie aus Maisstärkeblend
• Biobasierter Anteil
100 %
• Preis: 0,35 € / lfd. Meter
• Landwirtschaft / GaLa-Bau
• Kompostierbar (EN 13432)
Haltbarkeit: 8 – 12 Wochen
• Direktvertrieb / Bezug über
Versandhandel
• Quelle: biomasse GmbH
Referent: Christian Schulz
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IfBB - Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Kontakt
Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe
Heisterbergallee 12
Hannover 30453
http://www.ifbb-hannover.de/
Prof. Dr.-Ing. Hans-Josef Endres
B.Eng. Christian Schulz
[email protected]
Telefon: 0511-9296-2212
[email protected]
Telefon: 0511-9296-2258
Referent: Christian Schulz
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