Technische Biopolymere - Rahmenbedingungen, Marktsituation, Herstellung, Aufbau und Eigenschaften

Technische Biopolymere - Rahmenbedingungen, Marktsituation, Herstellung, Aufbau und Eigenschaften

 

 

 

von: Hans-Josef Endres, Andrea Siebert-Raths

Carl Hanser Fachbuchverlag, 2009

ISBN: 9783446421042

Sprache: Deutsch

648 Seiten, Download: 18418 KB

 
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Technische Biopolymere - Rahmenbedingungen, Marktsituation, Herstellung, Aufbau und Eigenschaften



  Vorwort 6  
  Inhaltsverzeichnis 8  
  1 Einleitung 18  
     1.1 Themenabgrenzung 18  
     1.2 Was sind Biopolymere? 22  
        1.2.1 Abbaubare petrobasierte Biopolymere 23  
        1.2.2 Abbaubare biobasierte Biopolymere 23  
        1.2.3 Nicht abbaubare biobasierte Biopolymere 24  
        1.2.4 Blends und Copolymere aus den verschiedenen Rohstoff- und Werkstoffgruppen 25  
     1.3 Rahmenbedingungen für Biopolymere 26  
        1.3.1 Entsorgung konventioneller und bioabbaubarer Kunststoffe 26  
        1.3.2 Limitierung petrochemischer Ressourcen 30  
        1.3.3 Zunehmendes Umweltbewusstsein 35  
        1.3.4 Nachhaltigkeit als Teil der Unternehmensstrategie 36  
  2 Stand der Kenntnisse 38  
     2.1 Historie von Biopolymeren 38  
     2.2 Biopolymer-Werkstoffgenerationen 39  
     2.3 Biologische Abbaubarkeit und Kompostierbarkeit 41  
     2.4 Oxoabbaubarkeit 45  
     2.5 Rohstoff- und Flächenbedarf zur Biopolymererzeugung 46  
     2.6 Nachhaltigkeit und Entropieeffizienz von Biopolymeren 56  
     2.7 Patentrechtliche Situation von Biopolymeren 63  
  3 Rechtliche Rahmenbedingungen für Biopolymere 66  
     3.1 Deutsche Verpackungsverordnung 66  
        3.1.1 Anwendungen ohne Entsorgungserfordernis 66  
        3.1.2 Anwendungen mit Entsorgungserfordernis 66  
        3.1.3 Novellierung der deutschen Verpackungsverordnung 68  
     3.2 Übergeordnete Standards zur Prüfung der Kompostierbarkeit 70  
        3.2.1 DIN V 54900 71  
        3.2.2 DIN EN 13432 74  
        3.2.3 DIN EN 14995 75  
        3.2.4 ISO 17088 75  
        3.2.5 ASTM D6400 75  
        3.2.6 ASTM D6868 76  
        3.2.7 AS 4736 76  
        3.2.8 Vergleich der übergeordneten Normen/Standards 77  
     3.3 Prüfnormen zur Durchführung (Normative Verweisungen) 79  
        3.3.1 Richtlinien 80  
        3.3.2 Normen zu Verpackungen (Allgemein) 81  
        3.3.3 Aerober Bioabbau - aquatisch 82  
        3.3.4 Aerober Bioabbau - terrestrisch 84  
        3.3.5 Anaerober Bioabbau 86  
        3.3.6 ASTM D6866 (14C-Methode) 87  
        3.3.7 OECD-Richtlinien 88  
        3.3.9 VDI 4427 90  
        3.3.8 Japanische Standards 89  
     3.4 Zulässige Hilfsstoffe und Additive 91  
     3.5 Zertifizierung der Kompostierbarkeit 92  
     3.6 Angrenzende Verordnungen 98  
        3.6.1 Biopolymere im Kontext der Abfallablagerungsverordnung 98  
        3.6.2 Biopolymere im Kontext der deutschen Kompostverordnung 100  
        3.6.3 Biopolymere im Kontext der Düngemittelverordnung 103  
     3.7 Abfallentsorgung in der EU 103  
  4 Herstellung und chemischer Aufbau von Biopolymeren 108  
     4.1 Herstellung von Biopolymeren 108  
        4.1.1 Chemische Synthese petrochemischer Rohstoffe 111  
        4.1.2 Chemische Synthese biobasierter Rohstoffe 120  
        4.1.3 Direkte Biosynthese der Biopolymere 138  
        4.1.4 Modifizierung nachwachsender Rohstoffe 145  
        4.1.5 Blends 168  
  4.2 Chemische Struktur der Biopolymere 169  
     4.2.1 Polymethylene 170  
     4.2.2 Polyether (Polyglykole) 172  
     4.2.3 Polysaccharidpolymere 173  
     4.2.4 (Bio-)Polyester 178  
     4.2.5 (Bio-)Polyamide (Bio-PA) 185  
     4.2.6 (Bio-)Polyurethane (Bio-PUR) 188  
     4.2.7 Proteinbasierte Polymere 189  
     4.2.8 Polyvinylpyrrolidon (PVP) 190  
  5 Technische Eigenschaftsprofile von Biopolymeren 192  
     5.1 Eigenschaftsprofile der wichtigsten Biopolymere 193  
        5.1.1 Polyvinylalkohole (PVAL) 193  
        5.1.2 Polycaprolacton (PCL) 200  
        5.1.3 Polyhydroxyalkanoate (PHA) 201  
        5.1.4 Polylacticacid (PLA) 204  
        5.1.5 PLA-Blends 209  
        5.1.6 Bio-Copolyester 211  
        5.1.7 Stärke/Stärkeblends/Thermoplastische Stärke (TPS) 212  
        5.1.8 Celluloseregenerate (CH) 214  
        5.1.9 Cellulosederivate (CA, CP, CB, CN, CAB, CAP) 216  
        5.1.10 Bio-PE, Bio-PP, Bio-PA, Bio-PUR 219  
     5.2 Eigenschaften im Vergleich zu konventionellen Kunststoffen 219  
        5.2.1 Biopolymerwerkstoffe für Spritzgussanwendungen 220  
        5.2.2 Biopolymerfolienwerkstoffe 242  
        5.2.3 Fazit für zukünftige Anwendungen 264  
  6 End-of-Life-Options von Biopolymeren 268  
     6.1 Deponie 268  
     6.2 Recycling 270  
        6.2.1 Thermomechanisches Recycling 270  
        6.2.2 Chemisches Recycling 271  
     6.3 Kompostierung 271  
        6.3.1 Industrielle Kompostierung 272  
        6.3.2 Häusliche Kompostierung 272  
     6.4 Verbrennung 273  
        6.4.1 Brennwerte von Biopolymeren 273  
        6.4.2 Emissionen bei der Verbrennung von Biopolymeren 276  
     6.5 Biogaserzeugung 279  
     6.6 Produktspezifische Entsorgung 281  
        6.6.1 Auflösen/Abbau in Wasser 281  
        6.6.2 Auflösen/Abbau im Erdreich 282  
        6.6.3 Auflösen/Abbau im Organismus (Verzehren, Bioabbau) 282  
     6.7 Littern 283  
  7 Ökobilanzierung von Biopolymeren 284  
     7.1 Methodik der Ökobilanzierung 284  
        7.1.1 Festlegung des Zieles und des Untersuchungsrahmens 286  
        7.1.2 Erstellung einer Sachbilanz 286  
        7.1.3 Wirkungsabschätzung 287  
        7.1.4 Auswerten der Ergebnisse 291  
     7.2 Daten zur Ökobilanz von Biopolymeren 292  
  8 Darstellung des Biopolymermarktes 298  
     8.1 Aktuelle Verfügbarkeit und zukünftige Kapazitäten 298  
     8.2 Aktuelle Preissituation 305  
     8.3 Marktakteure im Bereich biologisch abbaubarer Polymere 307  
     8.4 Biopolymerhersteller und Materialtypen 308  
        8.4.1 A. Schulman, Inc. 319  
        8.4.2 Absorbable Polymer Technologies 319  
        8.4.3 Acetati S.p.A. 320  
        8.4.4 Agrana Stärke GmbH 320  
        8.4.5 Albis Plastics GmbH 320  
        8.4.6 Archer Daniels Midland Company (ADM) 321  
        8.4.7 Arkema 321  
        8.4.8 BASF SE 322  
        8.4.9 Bayer AG 323  
        8.4.10 Biocycle 323  
        8.4.11 Biograde Limited 324  
        8.4.12 BioMatera 325  
        8.4.13 Biomer 325  
        8.4.14 Bio-Natural Technology Co., Ltd. 326  
        8.4.15 Bio-On srl 326  
        8.4.16 BIOP Biopolymer Technologies AG 327  
        8.4.17 Biopearls 328  
        8.4.18 Biostarch 328  
        8.4.19 BIOTEC Biologische Verpackungen GmbH & Co.KG 329  
        8.4.20 Birmingham Polymers 329  
        8.4.21 Braskem 330  
        8.4.22 Cargill Dow LLC 330  
        8.4.23 Cargill Inc. 331  
        8.4.24 Celanese 331  
        8.4.25 Cereplast Inc. 332  
        8.4.26 Cerestech Inc. 332  
        8.4.27 Chengu Dikang Biomedical Co., Ltd 333  
        8.4.28 Chinese Acadamy of Science, Changchun Institute of Applied Chemistry (CIAC) 334  
        8.4.29 Chronopol Inc. 334  
        8.4.30 Corn Products International Inc 334  
        8.4.31 Crystalsev Comércio E Representacao Ltda. 335  
        8.4.32 Daicel Chemicals Industries Ltd 335  
        8.4.33 Dainippon Ink and Chemicals 335  
        8.4.34 DaniMer Scientific 336  
        8.4.35 DIC Corporation 336  
        8.4.36 Dow Chemical Company 337  
        8.4.37 DSM N.V. 337  
        8.4.38 DuPont 338  
        8.4.39 DuPont Tate&Lyle Bio Products, LLC 340  
        8.4.40 DURECT Corporation 340  
        8.4.41 Eastman Chemical Company 341  
        8.4.42 Elastogran GmbH 341  
        8.4.43 Fasal Wood KEG 342  
        8.4.44 FKuR Kunststoff GmbH 342  
        8.4.45 Futerro 345  
        8.4.46 FuturaMat 345  
        8.4.47 Galactic 346  
        8.4.48 German Bioplastics Merzenich & Strauß GmbH 347  
        8.4.49 Grace Biotech Corporation 347  
        8.4.50 Guangzhou Bright China Biotechnological Co., Ltd. 347  
        8.4.51 Harbin Weilida Pharmaceuticals Co.Ltd. 347  
        8.4.52 Henan Piaoan Group Company Ltd. 348  
        8.4.53 Heritage Plastics, Inc. 348  
        8.4.54 Hisun Biomaterials Co., Ltd. 349  
        8.4.55 Hobum Oleochemicals GmbH 349  
        8.4.56 ICO Polymers 350  
        8.4.57 Idroplax Srl. 350  
        8.4.58 IFA-Tulln 351  
        8.4.59 IGV Institut für Getreideverarbeitung GmbH 352  
        8.4.60 Innovia Films Ltd. 352  
        8.4.61 IRE Chemicals Ltd 353  
        8.4.62 Jamplast Inc. 353  
        8.4.63 Japan Corn Starch Co., Ltd. 354  
        8.4.64 Japan Vam & Poval Co., Ltd. 355  
        8.4.65 JER Envirotech 356  
        8.4.66 Kaneka Corporation 356  
        8.4.67 Kareline OY Ltd. 357  
        8.4.68 Kingfa Sci. & Tech. Co., Ltd. 357  
        8.4.69 Kuraray Co., Ltd. 358  
        8.4.70 Limagrain Cereales Ingredients 359  
        8.4.71 Mazda 360  
        8.4.72 Mazzucchelli 1849 S.p.A. 360  
        8.4.73 Meredian Inc. 361  
        8.4.74 Merquinsa 361  
        8.4.75 Metabolix 362  
        8.4.76 Metzeler Schaum GmbH 362  
        8.4.77 Mitsubishi Chemical Holdings Corporation 363  
        8.4.78 Mitsubishi Gas Chemical Company Inc. (MGC) 363  
        8.4.79 Mitsui Chemicals Inc. 364  
        8.4.80 Nantong Jiuding Biological Engineering Co., Ltd. 364  
        8.4.81 NatureWorks LLC 365  
        8.4.82 NEC 366  
        8.4.83 Nihon Shokuhin Kako Co., Ltd 367  
        8.4.84 Novamont S.p.A. 367  
        8.4.85 Novomer Inc. 368  
        8.4.86 PE Design & Engineering BV 368  
        8.4.87 Perstorp UK Limited 369  
        8.4.88 Peter Holland BV 369  
        8.4.89 PHB Industrial Brasil S.A. 370  
        8.4.90 Plantic Technologies 370  
        8.4.91 Polyfea 372  
        8.4.92 Polykemi AB 373  
        8.4.93 Polymer Technology Group 373  
        8.4.94 Polysciences Inc. 373  
        8.4.95 Procter & Gamble Chemicals 374  
        8.4.96 PSM (HK) Co., Ltd. 375  
        8.4.97 Purac 375  
        8.4.98 Pyramid Bioplastics Guben GmbH 376  
        8.4.99 Rodenburg Biopolymers BV 376  
        8.4.100 Rotuba 377  
        8.4.101 Shanghai Tong-Jie-Liang Biomaterials Co., Ltd. 378  
        8.4.102 Shimadzu Corporation 378  
        8.4.103 Showa Highpolymer Co., Ltd. 378  
        8.4.104 SK Chemicals 379  
        8.4.105 Solvay S.A. 379  
        8.4.106 Sphere Group 380  
        8.4.107 Stanelco Group 380  
        8.4.108 Starch Tech Inc. 381  
        8.4.109 STEPAH NV 381  
        8.4.110 Tate&Lyle PLC 381  
        8.4.111 Tecnaro GmbH 382  
        8.4.112 Teijin Limited 382  
        8.4.113 Telles 383  
        8.4.114 Tianan Biologic Material Co., Ltd 383  
        8.4.115 Tianjin Green BioScience Co., Ltd. 384  
        8.4.116 Toray Industries 384  
        8.4.117 Total Petrochemicals 385  
        8.4.118 Toyota 385  
        8.4.119 Union Carbide Corporation 386  
        8.4.120 Unitika Ltd. 386  
        8.4.121 Urethane Soy System Company 386  
        8.4.122 Vegeplast S.A.S. 387  
        8.4.123 Vertellus Specialties Inc. 387  
        8.4.124 VTT Technical Research Centre of Finland 388  
        8.4.125 Wacker Chemie AG 388  
        8.4.126 Wuhan Huali Environment Protection Science & Technology Co., Ltd. 389  
        8.4.127 Zhejiang Hisun Biomaterials Co., Ltd. 389  
     8.5 Biopolymerverarbeiter/-Konverter 389  
  9 Ausblick 398  
  Anhang 400  
     A Hersteller, Handelsnamen und Datenblätter 400  
     B Abfallentsorgungssysteme in Europa 562  
        EU-Mitgliedstaaten 562  
        EU-Beitrittskandidaten 600  
        Kooperationspartner 605  
     C Auszug aus novellierter Verpackungsverordnung 611  
     D DSD-Lizensgebühren 614  
  Abkürzungsverzeichnis 620  
  Literaturverzeichnis 624  
  Internetquellen 632  
  Register 634  
  Die Autoren 647  

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