Einsatzgebiete und Perspektiven

Unter dem Begriff Biobasierte Werkstoffe fasst man polymere organische Werkstoffe und Verbundwerkstoffe auf Basis von Biomasse zusammen. Je nach Kombination spricht man von naturfaserverstärkten Kunststoffen (NFK). Verbünde von Kunststoffen und Holz werden als wood plastic composites(WPC) bezeichnet. Bei den NFK bilden die Kunststoffe die Matrix und im Kern kommen nachwachsende Rohstoffe (Hanf, Flachs etc.). (Bild: Autoteile NFK). Gegenüber glasfaserverstärkten Kunststoffen (GFK) besitzen sie eine höhere Stabilität bei gleichzeitig besserer Biegsamkeit und sind zudem leichter als diese. In der Summe wird das gesamte Fahrzeug leichter und benötigt so weniger Sprit. Damit werden sie hoch attraktiv f&umml;r die Automobilindustrie. Wood plastic composites werden hauptsächlich in der Bau- und Möbelindustrie als Bodenbelege, Dämmstoffe eingesetzt. Der Anteil dieser Naturrohstoffe an dieser Form der Kunststoffe muss mindestens 20 % betragen. Mit Anteilen von 30 % – 80 % brauchen sich diese Werkstoffe allerdings nicht hinter den Biokunststoffen verstecken, die üblicherweise einen Bio-Anteil von um die 50 %, neuere um die 75 % haben.

Der Trend zu naturfaserverstärkten Kunststoff-Produkten nimmt immer mehr zu. Unternehmen haben die Marktlücke erkannt und bieten Waren an, die aus biologisch abbaubaren Materialien bestehen. Als Trendsetter für Innovationen liegt der von dem NOVA Institut organisierte Biowerkstoff Kongress. An ihm nehmen Investitionsentscheider aus Wirtschaft und Wissenschaft teil

weiter

Einsatzmöglichkeiten in der Bau- und Möbelindustrie

Im Bausektor werden die Eigenschaften von nachwachsenden Rohstoffen zur stofflichen Nutzung von nachwachsenden Rohstoffen immer stärker genutzt. Die Einsatzmöglichkeiten liegen als Holzwerkstoffe im Bereich Holzbau, Dämmung, Böden, Oberflächen, Trockenbau und Dachdeckungen. Durch Verpressen unterschiedlich geformter und unterschiedlich großer Holzteile (Bretter, Stäbe, Furniere, Späne, Fasern) mit Klebstoffen, mineralischen Bindemitteln oder auch ohne Zugabe von Bindemitteln werden diese als sog. Holzwerkstoffe hergestellt. Im zunehmenden Maße werden Klebstoffe und Bindemittel aus fossilen Quellen durch Biokunststoffe, die aus nachwachsenden Rohstoffen bestehen, ersetzt.

Worin liegen die bautechnischen Vorteile von Baustoffen aus nachwachsenden Rohstoffen?

Zum Beispiel können Dämmstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen (Hanf, Flachs, Stroh, Holzfasern)

Dachisolierung mit NaWaro's, Quelle: FNR.

besser Feuchtigkeit aufnehmen und wieder abgeben. Sie sind damit in der Lage, Baufehler zu verzeihen, z.B. wenn feuchte Raumluft durch eine schadhafte Luftdichtung in die Dämmebene gelangt. Die rel. Feuchte im Raum wird durch ihre Eigenschaften besser reguliert. Ein unmittelbar spürbarer Vorteil der Naturdämmstoffe liegt in ihrem guten sommerlichen und winterlichen Wärmeschutz. Intelligente Lösungen von Holzwerkstoffen ermöglichen einen höheren Schallschutz. Zudem verbessert sich gegenüber den traditionellen Dämmmaterialien der Brandschutz. Baustoffen mit Bio-Werkstoffen sind geruchsneutral und kann idealer Weise Gerüche binden. Sie gasen keine Schadstoffe aus und binden solche im Idealfall. Auch sind sie gegenüber dem Dämmmaterial aus Mineralwolle, laut dem Kompetenzzentrum für nachwachsende Rohstoffe, um 30 % billiger.

Die Automobilindustrie nutzt mit den naturfaserverstärkten Kunststoffen (NFK) eine andere Art der biobasierten Werkstoffe. Bei diesem Verbund bilden die Kunststoffe die Matrix und im Kern kommen nachwachsende Rohstoffe (wie Flachs, Kenap und Hanf). Zwischen 30-80% der Innenverkleidung (Konstruktionsteile, Laderaum, Armaturenbestandteile, bestehen aus NFK (Bild NFK im Mercedes2)und ersetzen die bisher eingesetzten glasfaserverstärkten Kunststoffen (GFK).

Aktuell werden von der Industrie etwa 50.000t/Jahr einsetzt. Durch ihre höhere Stabilität bei gleichzeitig besserer Biegsamkeit und dem geringeren Gewicht, der Nachhaltigkeit verringern sich die CO₂-Emissionen um 30%. Indirekt, in der Verringerung des Benzinverbrauchs, erheblich mehr. Auch durch die Beschichtung mit Biokunststoffen als Matrix könnten die Treibhausgasemissionen verringert werden. Weitere Vorteile bieten sich bei der Entsorgung. Die thermische Nutzung (Verbrennung) des Naturfaseranteils erfolgt weitgehend CO₂-neutral. Bei thermoplastischen NFK ist im Gegensatz zu glasfaserverstärkten Kunststoffen auch eine stoffliche Wiederverwertung möglich.

Marktbarometer

Im regelmäßigen, jährlichen Turnus veranstaltet das nova Institut aus Köln-Hürth den Biowerkstoff-Kongress. Am 15.–16.04.2011 findet der nächste, der 4. Biowerkstoff-Kongress, in Köln statt. Eingeladen sind Akteure aus Frankreich, Benelux, Deutschland sowie Nordamerika und Asien. Thema des Kongresses sind verschiedene bio-basierte Kunststoffe, vom Rohstoff bis zum Werkstoff. Auf Nachfrage, teilte eine Mitarbeiterin des Institutes mit, dass dabei versucht werden soll, sowohl ein breites Spektrum von Materialien und Anwendungsbereichen darzustellen, als auch den regionalen Aspekt etwas zu betonen. Die Sessions werden nach Ländern gegliedert, und nicht wie bisher, nach Werkstoffklassen. So sollen die Teilnehmer einen besseren &Umml;berblick bekommen, auch &umml;ber Bereiche, die sie vielleicht auf Anhieb nicht interessieren, einfach weil sie das länderweise vorgesetzt bekommen.

Während der Tagung wurden auch die drei Firmen ausgezeichnet, deren Produkte am innovativsten sind. Als Sieger dieses Wettbewerbs wurde die Zelfo Technology mit ihrem Produkt Zelfo® gewählt.

Es ist selbst-bindend, robust, gießfähig, passgenau, biegsam und sehr leicht. Je nach Ansprüchen der Kunden kann es z.B. mit variablen Dichten (0.5 – 1.5 g/cm³) geliefert werden. Es lassen sich 2- wie auch 3-dimensionalen Produkte herstellen, die sowohl im Innen- wie auch Außenbereich eingesetzt werden können. Als Laminat-Plattenmaterial, Möbel, Innen-Design und Verpackungen ebenso wie gespritzte oder gegossene 3-D Formen. Erreichbar sind Oberflächen wie bei Keramik oder Metall, aber auch durchscheinende Farboberflächen. Der Hersteller ist die deutsche Firma OMODO GmbH.

Das nova-Institut ist im Bereich Nachwachsender Rohstoffe in Marktforschung, Industrie- und Politikberatung, Projektmanagement sowie Online-Dienstleistungen tätig. Arbeitsschwerpunkte der nova-Abteilung Biowerkstoffe, liegen auf dem Bereich Biokunststoffe, naturfaserverstärkte Kunststoffe (NFK), Wood Plastic Composites (WPC) und Holzwerkstoffe.

Ökologische Aspekte und Klimaschutz

Gegenüber den traditionellen Baustoffen z.B. chemisch-behandeltes Altholz, besitzt der Einsatz dieser Baustoffe durch die Recyclingmaßnahmen eine Nicht-Endlichkeit. Die Treibhausgasemissionen zu ihrer Herstellung sind gleich Null, da bei der Nutzung der NaWaRo`s nur so viel CO₂ emittiert wird, wie diese beim Wachstum binden. Durch den Einsatz der Verbundstoffe in Form von WPC oder NFK wird zudem ein prozentual nicht unerheblicher Teil der Ressource Holz bewahrt, der so zur Bindung des Treibhausgases beiträgt.

Arbeitsplätze und Perspektiven

Während der Industriezweig energetische Nutzung von nachwachsenden Rohstoffen nur auf der horizontalen Ebene neue Arbeitsplätze schafft, entstehen durch die kaskadenartige Verarbeitung bei der stofflichen Nutzung ein erheblich höheres Potential an neuen Arbeitsplätzen. Diese fängt mit dem Anbau in der Landwirtschaft an. Im nächsten Schritt wird der Rohstoff verarbeitet (z.B. zu einem dem NFK). Jetzt erst wird dieser endverarbeitet (Autoindustrie). Durch Recyclingmaßnahmen (Abfall- und Entsorgungsindustrie) kann dieser Stoff am Ende, fast ohne Abnutzung, wiederverwertet werden. Eine energetische Weiterverwertung ist auch möglich, so dass es sinnvoller sein könnte, die Nachwachsenden Rohstoffe erst stofflich und dann energetisch zu nutzen. Geeignete politische und wirtschaftliche Rahmenbedingungen könnten den Prozess der Markteinführung deutlich unterstützen und beschleunigen. Es bedarf einer Anpassung der Abfall- und Verpackungsverordnung, des Kreislaufwirtschaftsgesetz, wie auch eine Modifikation der EU-Altfahrzeug-Richtlinie. Nach Aussage aus dem Bundesministerium für Umweltschutz wird zur Zeit ein Förderprojekt durchgeführt, dass das Potential der Arbeitsplatzschaffung untersucht. Das Marktpotential für die Nutzung von NFK ist günstig. Im zunehmenden Maße steigen die Preise für die Rohstoffe. Diese Kosten werden die Produkte an den Kunden weitergegeben. Da die Preise für die nachwachsenden Rohstoffe gleich bleiben, wird sich der Käufer schnell für die Waren mit Anteilen aus nachwachsenden Rohstoffen entscheiden. So hat die Akzeptanz in der Gesellschaft nicht nur ökologische, sondern auch wirtschaftliche Aspekte.