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Konstruktionswerkstoffe und Bioabbaubarkeit -
Innovation oder Unsinn?


R.-J. Müller, GBF Braunschweig

Vor dem Hintergrund des zunehmenden Bewußtseins der Notwendigkeit zukünftigen nachhaltigen Wirtschaftens, das u. A. insbesondere den Kreislaufgedanken beinhaltet, sind für viele Materialien sowohl die Verwendung nachwachsender Rohstoffe als auch die Möglichkeit zum Recycling der verwendeten Rohstoffe in neuere Materialentwicklungen einbezogen worden.

Für den Bereich faserverstärkter Konstruktionswerkstoffe stellt sich die Situation wie folgt dar. Bislang wurde für derartige Werkstoffe als Fasern hauptsächlich anorganische (Glasfasern) oder den synthetischen Polymeren zuzuordnende Substanzen (z.B. Kohlefasern, Aramidfasern) verwendet. Als Bindematerial für die Fasern dienten petrochemisch basierende synthetische Harze. Neue Entwicklungen zur Nutzung natürlicher Fasern (z.B. Sisal, Hanf, Flachs) in Faserverbundwerkstoffen zeigen durchweg positive Ergebnisse. Auch bei den Bindematerialien lassen sich Harze, die aus natürlichen Rohstoffen hergestellt werden, durchaus für bestimmte Anwendungen einsetzten.

Ein bislang nur unzufrieden gelöstes Problem ist hingegen die Verwertung der Faserverbunde nach der Nutzung, die wesentlich in Problemen der Trennung der verschiedenen Komponenten und der oftmals vernetzten Struktur der Bindematerialien begründet ist In diesem Zusammenhang wird der biologische Abbau ( in einer Kompostierung ) als alternative Verwertungsmethode diskutiert. In Kombination mit der Verwendung von nachwachsenden Rohstoffen für die Herstellung wäre so auch eine weitgehende Schließung natürlicher Kreisläufe realisierbar, wobei jedoch betont werden muß, daß die biologische Abbaubarkeit einer Substanz alleinig durch deren Struktur und nicht durch die Herkunft der Rohstoffe determiniert ist, d.h. auch rein petrochemische Polymere können biologisch abbaubar sein.

Über die allgemeine Diskussion zur biologischen Abbaubarkeit von Kunststoffen z.B. im Verpackungsbereich hinaus müssen für bioabbaubare Faserverbund (FVW) noch weitere Aspekte berücksichtigt werden:
  • FVW haben oftmals lange Nutzungszeiträume; die Haltbarkeit der Materialien muß in Abhängigkeit der verschiedenen Nutzungsumgebungen gewährleistet sein.
  • FVW haben teilweise sicherheitsrelevante Funktionen; hier kann ein unbeabsichtigter Abbau schwerwiegende Folgen nach sich ziehen.
  • FVW weisen oft Materialstärken im Millimeterbereich auf; der Bioabbau als Oberflächenerosion erfordert dann lange Abbauzeiten oder eine entsprechende Materialvorbehandlung
  • Die begrenzte Auswahl an bioabbaubaren und/oder natürlichen Fasern und/oder Bindeharzen macht z.T. Kompromisse bei der Verarbeitung und den Materialkennwerten notwendig.
Die Nutzung der Eigenschaft "Bioabbaubarkeit" für Faserverbunde unter dem Entsorgungsaspekt muß dementsprechend im Einzelfall unter Berücksichtigung der Materialanforderungen (Auswahl der Komponenten), der Nutzungsdauer und -umgebung sowie der möglichen Entsorgungsverfahren (z.B. separate Kompostierung nach Vorbehandlung) diskutiert werden.

Über den Entsorgungsaspekt hinaus kann die biologische Abbaubarkeit von Faserverbunden aber auch unter dem Blickpunkt der Schaffung neuer Anwendungseigenschaften gesehen werden. (z.B. bioabbaubare Faserverbunde für temporäre Erdabstützungen etc.).

In jedem Fall lohnt es sich, so bin ich der Überzeugung, den innovativen Gedanken bioabbaubarer polymerer Werkstoffe und Faserverbunde in Entwicklungsstrategien von neuen Produkten und Anwendungen einzubeziehen.



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