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 jan.luedtke@vti.bund.de

• 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