Biogene Polyolefine: Polyethylen aus biogenem Ethanol - Stoffliche Nutzung nachwachsender Rohstoffe - page 429

Die Herstellung des biogenen Ethanols verläuft über eine klassische alkoholische Gärung und
es wird daraus ein Werkstoff produziert, der sich von seinem petrochemischen Analogon kaum
unterscheidet. Daher nimmt hier die Betrachtung von Struktur / Eigenschaften, Anwendungen
und auch Herstellung / Vorkommen vergleichsweise wenig Raum ein, wenn man bedenkt, dass
Bio-PE aus Brasilien inzwischen von der Produktionskapazität her der bedeutendste Biokunst-
stoff ist. Interessanter ist die Darstellung der ökonomischen und ökologischen Aspekte .
Herstellung
Der einzige Hersteller, der biogenes PE zurzeit in industriellem Maßstab herstellt, ist in Brasi-
lien angesiedelt und setzt als Rohstoff Zuckerrohr ein [5], [9]. Der Mahlprozess des Zucker-
rohrs ergibt sucrosehaltigen Saft und als Nebenprodukt Bagasse, die z. B. zur Herstellung von
Furfurylalkohol eingesetzt werden kann (siehe Kap. 13) [9]. Die Bagasse wird aber auch als
Energieträger zur Versorgung der Zuckermühle benutzt (siehe Bild 27) [10]. Die Vergärung
des Zuckerrohrsaftes ist eine klassische alkoholische Gärung mit Saccharomyces cerevisiae
[11], [12] und ergibt Ethanol nach der Reaktionsgleichung in Bild 275.
Bild 275 Alkoholische Gärung von Zucker unter Bildung von je zwei Molekülen Ethanol und CO 2 pro
Zuckermolekül (a) und katalytische Dehydratisierung des Ethanols unter Bildung von Ethen (b).
Die Herstellung des biogenen PE erfolgt nach Destillation zur Entfernung von Wasser durch
Dehydratisierung des Ethanols bei hohen Temperaturen mit Hilfe von Katalysatoren. Über die
katalytische Dehydratisierung von Ethanol unter Bildung von Ethylen wurde schon 1797 be-
richtet (zitiert in [7], [9]). Ethanol kann auch auf Basis von Melasse, Zuckerrüben oder stärke-
haltigen Rohstoffen (Hydrolysate) wie Mais, Weizen, und anderen Feldpflanzen hergestellt
werden [5]. Um eine Tonne Ethylen herzustellen, sind durch den Masseverlust an Wasser
knapp zwei Tonnen Ethanol erforderlich (siehe Reaktionsgleichungen in Bild 275).
Struktur / Eigenschaften
Die Eigenschaften des biogenen PE sind mit denen des petrochemischen PE vergleichbar. Es
werden PE-HD- und PE-LLD-Qualitäten für zahlreiche typische Kunststoffverarbeitungspro-
zesse (Spritzgießen, Blasfolien, Faserherstellung und Folienextrusion) angeboten [5], [13].
Biogenes Polyethylen ist wie petrochemisches PE nicht biologisch abbaubar.
Anwendungen
Da die Eigenschaften des biogenen PE vollständig vergleichbar sind mit denjenigen des petro-
chemischen Analogons ergeben sich absolut vergleichbare Anwendungsmöglichkeiten, d. h.
ein ideales technisches Substitutionspotential. Einige Anwendungen sind mit dem biogenen PE
in der Einführung bzw. im Test, so wird zurzeit untersucht, ob die Sitze eines Fußballstadions
in Amsterdam durch solche aus Bio-PE ausgetauscht werden können.