Technische Biopolymere

Vorwort

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

1.1 Themenabgrenzung

1.2 Was sind Biopolymere?

1.2.1 Abbaubare petrobasierte Biopolymere

1.2.2 Abbaubare biobasierte Biopolymere

1.2.3 Nicht abbaubare biobasierte Biopolymere

1.2.4 Blends und Copolymere aus den verschiedenen Rohstoff- und Werkstoffgruppen

1.3 Rahmenbedingungen für Biopolymere

1.3.1 Entsorgung konventioneller und bioabbaubarer Kunststoffe

1.3.2 Limitierung petrochemischer Ressourcen

1.3.3 Zunehmendes Umweltbewusstsein

1.3.4 Nachhaltigkeit als Teil der Unternehmensstrategie

2 Stand der Kenntnisse

2.1 Historie von Biopolymeren

2.2 Biopolymer-Werkstoffgenerationen

2.3 Biologische Abbaubarkeit und Kompostierbarkeit

2.4 Oxoabbaubarkeit

2.5 Rohstoff- und Flächenbedarf zur Biopolymererzeugung

2.6 Nachhaltigkeit und Entropieeffizienz von Biopolymeren

2.7 Patentrechtliche Situation von Biopolymeren

3 Rechtliche Rahmenbedingungen für Biopolymere

3.1 Deutsche Verpackungsverordnung

3.1.1 Anwendungen ohne Entsorgungserfordernis

3.1.2 Anwendungen mit Entsorgungserfordernis

3.1.3 Novellierung der deutschen Verpackungsverordnung

3.2 Übergeordnete Standards zur Prüfung der Kompostierbarkeit

3.2.1 DIN V 54900

3.2.2 DIN EN 13432

3.2.3 DIN EN 14995

3.2.4 ISO 17088

3.2.5 ASTM D6400

3.2.6 ASTM D6868

3.2.7 AS 4736

3.2.8 Vergleich der übergeordneten Normen/Standards

3.3 Prüfnormen zur Durchführung (Normative Verweisungen)

3.3.1 Richtlinien

3.3.2 Normen zu Verpackungen (Allgemein)

3.3.3 Aerober Bioabbau – aquatisch

3.3.4 Aerober Bioabbau – terrestrisch

3.3.5 Anaerober Bioabbau

3.3.6 ASTM D6866 (14C-Methode)

3.3.7 OECD-Richtlinien

3.3.8 Japanische Standards

3.3.9 VDI 4427

3.4 Zulässige Hilfsstoffe und Additive

3.5 Zertifizierung der Kompostierbarkeit

3.6 Angrenzende Verordnungen

3.6.1 Biopolymere im Kontext der Abfallablagerungsverordnung

3.6.2 Biopolymere im Kontext der deutschen Kompostverordnung

3.6.3 Biopolymere im Kontext der Düngemittelverordnung

3.7 Abfallentsorgung in der EU

4 Herstellung und chemischer Aufbau von Biopolymeren

4.1 Herstellung von Biopolymeren

4.1.1 Chemische Synthese petrochemischer Rohstoffe

4.1.2 Chemische Synthese biobasierter Rohstoffe

4.1.3 Direkte Biosynthese der Biopolymere

4.1.4 Modifizierung nachwachsender Rohstoffe

4.1.5 Blends

4.2 Chemische Struktur der Biopolymere

4.2.1 Polymethylene

4.2.2 Polyether (Polyglykole)

4.2.3 Polysaccharidpolymere

4.2.4 (Bio-)Polyester

4.2.5 (Bio-)Polyamide (Bio-PA)

4.2.6 (Bio-)Polyurethane (Bio-PUR)

4.2.7 Proteinbasierte Polymere

5 Technische Eigenschaftsprofile von Biopolymeren

5.1 Eigenschaftsprofile der wichtigsten Biopolymere

5.1.1 Polyvinylalkohole (PVAL)

5.1.2 Polycaprolacton (PCL)

5.1.3 Polyhydroxyalkanoate (PHA)

5.1.4 Polylacticacid (PLA)

5.1.5 PLA-Blends

5.1.6 Bio-Copolyester

5.1.7 Stärke/Stärkeblends/Thermoplastische Stärke (TPS)

5.1.8 Celluloseregenerate (CH)

5.1.9 Cellulosederivate (CA, CP, CB, CN, CAB, CAP)

5.1.10 Bio-PE, Bio-PP, Bio-PA, Bio-PUR

5.2 Eigenschaften im Vergleich zu konventionellenKunststoffen

5.2.1 Biopolymerwerkstoffe für Spritzgussanwendungen

5.2.2 Biopolymerfolienwerkstoffe

5.2.3 Fazit für zukünftige Anwendungen

6 End-of-Life-Options von Biopolymeren

6.1 Deponie

6.2 Recycling

6.2.1 Thermomechanisches Recycling

6.2.2 Chemisches Recycling

6.3 Kompostierung

6.3.1 Industrielle Kompostierung

6.3.2 Häusliche Kompostierung

6.4 Verbrennung

6.4.1 Brennwerte von Biopolymeren

6.4.2 Emissionen bei der Verbrennung von Biopolymeren

6.5 Biogaserzeugung

6.6 Produktspezifische Entsorgung

6.6.1 Auflösen/Abbau in Wasser

6.6.2 Auflösen/Abbau im Erdreich

6.6.3 Auflösen/Abbau im Organismus (Verzehren, Bioabbau)

6.7 Littern

7 Ökobilanzierung von Biopolymeren

7.1 Methodik der Ökobilanzierung

7.1.1 Festlegung des Zieles und des Untersuchungsrahmens

7.1.2 Erstellung einer Sachbilanz

7.1.3 Wirkungsabschätzung

7.1.4 Auswerten der Ergebnisse

7.2 Daten zur Ökobilanz von Biopolymeren

8 Darstellung des Biopolymermarktes

8.1 Aktuelle Verfügbarkeit und zukünftige Kapazitäten

8.2 Aktuelle Preissituation

8.3 Marktakteure im Bereichbiologisch abbaubarer Polymere

8.4 Biopolymerhersteller und Materialtypen

8.5 Biopolymerverarbeiter/-Konverter

9 Ausblick

Anhang

A Hersteller, Handelsnamen und Datenblätter

B Abfallentsorgungssysteme in Europa

C Auszug aus novellierter Verpackungsverordnung

D DSD-Lizensgebühren

Abkürzungsverzeichnis

Literaturverzeichnis

Internetquellen

Register

Die Autoren