Planze und Verpackungsmaterialien, Bild: Nik - Fotolia

Fossile Rohstoffe sind auch heute noch die Basis der meisten Erzeugnisse. Bild: Nik - Fotolia

Fossile Rohstoffe sind heute die Basis der meisten Erzeugnisse. Um die Abhängigkeit von endlichen, fossilen Ressourcen in der industriellen Produktion zu verringern, erweisen sich nachwachsende Rohstoffe als sinnvolle Alternative. Ihr Einsatz verringert in der Regel den Kohlendioxid-Ausstoß in die Atmosphäre. Vor diesem Hintergrund steigt die Bedeutung von Produkten aus biobasiertem Material.

Welche Chancen und Herausforderungen die Nutzung nachwachsender Rohstoffe bietet, zeigt die neue Kurzanalyse „Ressourceneffizienz biobasierter Materialien im verarbeitenden Gewerbe“ des VDI Zentrums Ressourceneffizienz. Die Kurzstudie fokussiert auf die stoffliche Nutzung nachwachsender Rohstoffe und gibt einen Überblick über aktuelle Entwicklungen in Forschung und industrieller Praxis. Aufgrund der Marktrelevanz wird die Herstellung von Biokunststoffen, Bioverbundwerkstoffen und Bioschmierstoffen betrachtet.

Insgesamt wurden in Deutschland im Jahr 2013 3,4 Millionen Tonnen primär verwertete Inhaltsstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen zur stofflichen Nutzung eingesetzt, so die Studie. Darin sind sehr verschiedene Produkte enthalten, von klassischen Holzprodukten für den Bau- und Wohnbereich über Faserverbundwerkstoffe bis hin zu Biokunststoffen, Bioschmierstoffen sowie biobasierten chemischen Stoffen. Sie lassen sich aufteilen in:

  • 1,4 Millionen Tonnen Kohlenhydrate (45 Prozent Papierstärke, 23 Prozent Chemiezellstoff, 22 Prozent Chemiestärke und -zucker und zehn Prozent Naturfasern),
  • 1,2 Millionen Tonnen pflanzliche Fette und Öle sowie
  • 0,8 Millionen Tonnen sonstige biogene Rohstoffe, beispielsweise Naturkautschuk.

Ein bedeutender Faktor für den Erfolg biobasierter Materialien ist die Verfügbarkeit der Ausgangsstoffe in hinreichender Menge und Qualität, was sich wiederum auf die Anschaffungskosten auswirkt. Forschungsbedarf sehen die Autoren im Bereich geeigneter Verwertungstechnologien.

Vor- und Nachteile biobasierter Kunststoffe

Grundsätzlich hätten einige biobasierte Produkte günstigere Eigenschaften als die fossil-basierten Pendants, beispielsweise geringeres Gewicht oder bessere Verarbeitbarkeit, schreiben die Autoren der Studie. So zeigen Bioverbundwerkstoffe geringere Splitterneigung. Ein Vorteil ist auch die biologische Abbaubarkeit. Allerdings müssten bei der Umstellung Rohstoffgewinnungs- und Produktionsverfahren umgestellt werden oder sogar komplett neu entwickelt werden.

Grundsätzlich sollten innovations- und investitionsfreundliche Rahmenbedingungen geschaffen werden, um die ökologischen Vorteile nachwachsender Rohstoffe voll zum Tragen zu bringen, so ein Fazit der Analyse. Eine effiziente Nutzung landwirtschaftlicher Flächen und eine nachhaltige Produktion sind für eine umweltschonende Nutzung nachwachsender Rohstoffe wichtige Faktoren.

Die Kurzanalyse entstand im Rahmen eines Auftrages des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit und wurde aus Mitteln der Nationalen Klimaschutzinitiative finanziert. Die Publikation steht kostenlos auf der Website des VDI ZRE zum Download bereit.

Fragenkatalog „biobasierter Werkstoff“

Die Autoren geben folgenden Fragenkatalog an, der Unternehmen helfen soll zu entscheiden, ob die Substitution eines Werkstoffes Sinn haben könnte:

Technische Relevanz

  • Können bestehende Produktentwicklungsprozesse beibehalten werden?
  • Lässt sich der biobasierte Werkstoff mit den bereits vorhandenen Technologien oder Prozessen verarbeiten?
  • Können bereits eingestellte Parameter der Fertigungsmaschinen genutzt werden?
  • Ist der biobasierte Werkstoff in einer gewünschten und konstanten Qualität beziehbar?
  • Besitzt das biobasierte Produkt mindestens die gleiche oder für den Anwendungsfall ausreichende technische Leistungsfähigkeit?

Wirtschaftliche Relevanz

  • Ist die Verfügbarkeit des biobasierten Werkstoffs zu jeder Zeit gegeben?
  • Ist der Preis des biobasierten Werkstoffs auf einem vergleichbaren Niveau?
  • Sind die Kosten für Neuentwicklung oder Veränderung der Fertigungstechnologie in einem vertretbaren Rahmen?
  • Können zusätzliche Investitionen (z. B. Anschaffung neuer Fertigungsmaschinen) vermieden werden?
  • Gibt es Abnehmer für das biobasierte Produkt?
  • Trägt das biobasierte Produkt zur Verbesserung des Umweltimages des Unternehmens bei?
  • Bleibt der Recyclingaufwand gleich?

Ökologische Relevanz

  • Können während des Verarbeitungsprozesses aufgrund der verwendeten biobasierten Werkstoffe Material und/oder Energie eingespart werden?
  • Spart das biobasierte Produkt in der Nutzungsphase Material und/oder Energie ein?
  • Hat das biobasierte Produkt eine insgesamt bessere ökologische Wirkung?