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Innovative Ansätze für Werkstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen.
Fachtagung – Materialauswahl und Ressourceneffizienz Dr. Jan Lüdtke Hamburg 05.12.2012
Wer wir sind.
Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz
(BMELV)
Thünen-Institut für Holzforschung
Johann Heinrich von Thünen-Institut Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume
Wald und Fischerei
Institut für Holztechnologie und Holzbiologie
Wer wir sind.
Gemeinsames Institut für Holzforschung in Hamburg
Wer wir sind.
Wer wir sind.
Thünen-Institut für Holzforschung.
• Holzartenidentifizierung und Holzqualität
• Faser- und Holzwerkstoffe, Chemierohstoffe
• Holz und Umwelt
Ressourcen- verfügbarkeit.
Holz Sonstige
Zellstoffindustrie (inkl.
Papier/Pappe)
Energie
HWS-Industrie
Sägeindustrie 2 %
10 %
27 %
17 %
44 %
Ressourcenverfügbarkeit.
Rohstoffkonkurrenz Holz.
Mio. m³
A1 – Nachfrage + 2,5%
B2 – Nachfrage + 1,0%
Hohe Mobilisierung
Mittlere Mobilisierung
Niedrige Mobilisierung
Ressourcenverfügbarkeit.
Rohstoffaufkommen und -potential in Europa. Ergebnisse der europäischen Holzrohstoffbilanz
(Mantau et al., EUwood 2010)
Ressourcenverfügbarkeit.
-300
-200
-100
0
100
200
300
2010 2015 2020 2025 2030
in Mio m³
total woody biom. surpl./defic. MEGesamtaufkommen hölzerner Biomasse – Überschuss und Defizitmittleres Mobilisierungsszenario i
(Mantau et al., EUwood 2010)
Rohstoffaufkommen und -potential in Europa. Ergebnisse der europäischen Holzrohstoffbilanz
Versorgungslücke
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b6/FileStack_retouched.jpg
Wie sieht es aus bei Ihnen im Büro? Digitale Revolution? Wir benutzen immer noch ziemlich viel Papier…
Hochausbeute- faserstoffe.
Beispiel 1.
Holz
Papierherstellung.
Hochausbeutefaserstoffe.
Holz
ungebleichter Zellstoff
Papierherstellung.
Hochausbeutefaserstoffe.
Aufschluss und Zerfaserung (in der Regel einstufig chemisch)
Papierherstellung.
Bleiche Holz
ungebleichter Zellstoff
gebleichter Zellstoff
Hochausbeutefaserstoffe.
Aufschluss und Zerfaserung (in der Regel einstufig chemisch)
Hochausbeutefaserstoffe.
Aufschluss und Zerfaserung (in der Regel einstufig chemisch)
Bleiche
Papierherstellung
Holz
ungebleichter Zellstoff
gebleichter Zellstoff
Papier
Papierherstellung.
Hochausbeutefaserstoffe.
Aufschluss und Zerfaserung
Bleiche
Papierherstellung
Holz
ungebleichter Zellstoff
gebleichter Zellstoff
Papier
Potential für Effizienzsteigerungen
Papierherstellung.
Hybrid-Fiber -Verfahren.
Aufschluss und Zerfaserung
Holz
ungebleichter Zellstoff
1) milder chemischer Aufschluss
2) mechanische Zerfaserung
Hybrid-Fiber-(Magnefit)-Verfahren. Ergebnisse
Hochausbeutefaserstoffe.
(Wenig et al., 2011)
Ergebnisse
1,7x
Hochausbeutefaserstoffe.
(Wenig et al., 2011)
Hybrid-Fiber-(Magnefit)-Verfahren.
Ergebnisse
1,7x
• unproblematische Chemikalienrückgewinnung in existierenden Werken • hohe Faserqualität erhöhte Recyclingrate
Hochausbeutefaserstoffe.
(Wenig et al., 2011)
Hybrid-Fiber-(Magnefit)-Verfahren.
Beispiel 2.
img.roomeon.com/img/object/ikea-billy-buecherregal-regale_fa89e0ffe1_xxl.png
34.9 kg
upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0d/2kg_Gewicht.jpg img.roomeon.com/img/object/ikea-billy-buecherregal-regale_fa89e0ffe1_xxl.png
34.9 kg
upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0d/2kg_Gewicht.jpg img.roomeon.com/img/object/ikea-billy-buecherregal-regale_fa89e0ffe1_xxl.png
Innovative Holzwerkstoffe.
Beispiel 2.
Innovative Holzwerkstoffe 0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
Pockholz
Dic
hte
(kg
/m³)
Balsa Leichtbau- materialien
Leichtbaukonzepte.
(Thömen, 2009)
Spanplatte Dichte 600 – 650 kg/m³
Sandwichplatte Dichte 300 – 350 kg/m³
Innovative Holzwerkstoffe www.digitalefolien.de/biologie/mensch/skelett/knochen.jpg www.stlpipesupply.com/wp-content/uploads/2011/09/Steel-IBeam.jpg
static.unplugged.rcrwireless.com/wp-content/uploads/2010/07/Colonial_Brick.jpg
Herstellung von Sandwichplatten.
Streuen einer
dreilagigen Matte
Schließen der
Heißpresse
Öffnen der Presse auf Zieldicke
Expansion der
Mittellage
Kalibrieren der Platte
Innovative Holzwerkstoffe
Faserdecklagen
Spandecklagen
Furnierdecklagen
Innovative Holzwerkstoffe
Innovative Holzwerkstoffe
Schaumkern
Mittlere Dichte 300 kg/m³
Kernmaterial: Expandierbares Polystyrol
Innovative Holzwerkstoffe
Schaumkern
Mittlere Dichte 300 kg/m³
Kernmaterial: Expandierbares Polystyrol
Innovative Holzwerkstoffe
Dichte ... Holzanteil ...
Annahmen
Masse absolut (kg)
(Wasser und andere Zusatzstoffe sind nicht berücksichtigt)
Massebilanz.
Spanplatte 650 kg/m³
90 %
65
1 m³
585
Holz Kleb- harz
Plattendicke: 19 mm Beleimungsgrad Ø: 10 %
Innovative Holzwerkstoffe
Annahmen
Masse absolut (kg)
(Wasser und andere Zusatzstoffe sind nicht berücksichtigt)
Massebilanz.
Plattendicke: 19 mm Beleimungsgrad DL: 10 % Dichte ML: 80 kg/m³ Dichte DL: 800 kg/m³
Schaumkernplatte 380 kg/m³
80 %
34 46 302
1 m³
Holz Kleb- Schaum harz
Spanplatte 650 kg/m³
90 %
65
1 m³
585
Holz Kleb- harz
Plattendicke: 19 mm Beleimungsgrad Ø: 10 %
Dichte ... Holzanteil ...
Fazit.
(1) Holzindustrie wird zukünftig stärker um den Rohstoff Holz kämpfen müssen.
(2) Der Holzpreis wird weiter steigen.
(3) Das Ziel sind Werkstoffe, die wenig Ressourcen benötigen.
(4) Die Herstellung neuartiger Werkstoffe muss einfach und möglichst konventionell sein.
Fazit.
(1) Holzindustrie wird zukünftig stärker um den Rohstoff Holz kämpfen müssen.
(2) Der Holzpreis wird weiter steigen.
(3) Das Ziel sind Werkstoffe, die wenig Ressourcen benötigen.
(4) Die Herstellung neuartiger Werkstoffe muss einfach und möglichst konventionell sein.
Dr. Jan Lüdtke [email protected]
• Spanplatte: 31 Mio m³ MDF: 12 Mio m³
• mittelfristig könnten bis zu 30 % durch leichte Holzwerkstoffe ersetzt werden
• zusätzlich können neue Märkte erschlossen werden, die für die „schweren“ Holzwerkstoffe bislang nicht zugänglich waren
Produktionsvolumen von Spanplatte und MDF (Europa, 2010).
Innovative Holzwerkstoffe