Kraftstoffe, Kunststoffe, Kosmetika, Kerzen und Kaugummis – sie alle sind Folgeprodukte auf Basis von Erdöl und aus unserem Alltag kaum mehr wegzudenken. Die Förderung und Verarbeitung des Multitalents Erdöl ist jedoch nicht ganz unproblematisch: Beispielsweise gelangen immer wieder durch Bohrplattformen oder Schiffsunfälle große Mengen an Erdöl ins Meer und stellen eine Gefahr für Fische, Vögel, Reptilien, Meeressäuger und das empfindliche Ökosystem des Meeres dar. Gleichzeitig ist Erdöl aufgrund seines langen Entstehungsprozesses ein begrenzter Rohstoff, früher oder später werden unsere Erdölvorräte aufgebraucht sein. Um also nicht von diesem fossilen Rohstoff abhängig zu sein, brauchen wir nachhaltigere Alternativen aus nachwachsenden Rohstoffen.
An dieser Stelle kommt die Grüne und nachhaltige Chemie ins Spiel. Sie zielt darauf ab, Produkte und Prozesse nachhaltiger und sicherer für Mensch und Natur zu gestalten. Falls du mehr zu Grüner und nachhaltiger Chemie wissen möchtest, findest du hier einen Beitrag dazu. Aber was sind denn nun genau nachwachsende Rohstoffe? Sie stammen aus der Forstwirtschaft, Landwirtschaft oder Fischerei und werden für die Erzeugung von Wärme, Strom oder wichtigen Produkten für Industrie, Medizin und unseren Alltag genutzt.
Beim folgenden Spiel kannst du dein Wissen über nachwachsende und nicht-erneuerbare Rohstoffe testen!
Wie du siehst, haben Forschende viele verschiedene Arten an Biomasse zur Auswahl, um daraus nützliche Produkte zu entwickeln. Aus Holz können zum Beispiel weitaus mehr Produkte hergestellt werden als Tischplatten, Papier und Kochlöffel. Auch Kunststoffe, Backzutaten, Reinigungsmittel und Klebstoffe können aus Holz produziert werden. Du fragst dich jetzt bestimmt: Wie ist es möglich, dass ein Rohstoff so vielseitig genutzt werden kann? Dazu müssen wir zuerst einmal verstehen, woraus Holz eigentlich besteht.
Aufbau von Holz
Bäume sind wahre Überlebenskünstler, schon seit über 300 Millionen Jahren besiedeln sie die Erde. Das alles haben sie vor allem ihren starken Wurzeln und der festen Rinde zu verdanken, die sie vor Feinden und Umwelteinflüssen schützen. Betrachten wir den Aufbau von Holz einmal genauer:
Schätze in diesem Spiel ab, welche Massenanteile die drei Hauptkomponenten von Holz einnehmen!
Holz besteht also hauptsächlich aus drei Stoffen: Cellulose, Hemicellulosen und Lignin. Mehr Infos zu den einzelnen Bestandteilen findest du hier:
Um den Rohstoff Holz jedoch auch stofflich nutzen zu können, muss er in seine Bestandteile zerlegt werden. Derzeit werden rund 85% der in Deutschland produzierten Cellulose über das sogenannte Sulfatverfahren gewonnen. Dazu wird das Holz in einem ersten Schritt mechanisch zu Hackschnitzeln verarbeitet. Anschließend wird die Biomasse in Bioraffinerien drei bis sechs Stunden lang bei einem Druck von sieben bis zehn bar mit Natronlauge, Natriumsulfid und Natriumsulfat erhitzt. Dadurch werden die Zellwände des Holzes aufgebrochen. Übrig bleiben Cellulose- und Hemicellulosefasern sowie das Lignin als dunkle, zähe Flüssigkeit („Black Liquor“).
Wenn du mehr zum Holzaufschluss erfahren möchtest, klicke hier. Produktionsstätten, in denen aus der Biomasse Holz mithilfe (bio-)chemischer Prozesse Produkte hergestellt werden, nennt man Lignocellulose-Bioraffinerien. Was genau das ist, erfährst du hier.
Gestaltung der Station: Alexandra Tepla, MEd BSc und Mag.a Martina Zodl
Wenn du dich weiter mit Holzchemie und Bioraffinerie beschäftigen möchtest, findest du hier Tipps: