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Facharbeit - Biologie (nachwachsende Rohstoffe? - Referat
Facharbeit - Biologie (nachwachsende
Rohstoffe)
Definition nachwachsende Rohstoffe
Fossile Brennstoffe oder nachwachsende Rohstoffe?
Öle und Fette in der Industrie
Verwendung von Ölen und Fetten
Raps- Eine alternative Ölquelle?
Nachwachsende Rohstoffe
Definition nachwachsende Rohstoffe
Der Begriff ,,Nachwachsende Rohstoffe" ist eine relativ neue Bezeichnung für Rohstoffe, die land- und forstwirtschaftlich erzeugt und hauptsächlich außerhalb des Nahrungsmittelbereiches (Non-Food-Sektor) zu größtenteils technischen oder energetischen Zwecken genutzt werden. Dieser Begriff wurde in Deutschland erst vor wenigen Jahren eingeführt. Es existiert hierzulande allerdings noch keine allgemein gültige Definition und auch die Verständigung mit ausländischen Gesprächspartnern dürfte sich in dieser Hinsicht als schwierig erweisen, da es in den meisten Sprachen kein Pedant zu ,,Nachwachsende Rohstoffe" gibt. Die folgende Definition soll zumindest Aufschluss darüber geben, mit welchem Verständnis von nachwachsenden Rohstoffen in diesem Text gearbeitet wird:
Nachwachsende Rohstoffe sind Stoffe, die aus lebender Materie stammen und vom Menschen zielgerichtet für Zwecke (technisch, energetisch) außerhalb des Nahrungs- und Futterbereiches verwendet werden.
Die wichtigsten nachwachsenden Rohstoffe Mitteleuropas:
Pflanze Gewonnene Produkte
Weizen
Stärke
Mais
Stärke
Kartoffel
Stärke
Raps
Öl
Sonnenblume
Öl
Kreuzblättrige Wolfsmilch
Öl
Flachs
Fasern
Hanf
Fasern
In der Tabelle werden einmal die wichtigsten Nutzpflanzen angeführt, die insbesondere in Deutschland als Lieferanten für nachwachsende Rohstoffe eine große Rolle spielen.
Fossile Brennstoffe oder nachwachsende Rohstoffe?
Heutzutage werden vorwiegend noch fossile Brennstoffe genutzt, sei es als Treibstoff für Autos oder als Heizmaterial in Öfen. Ein entscheidender Nachteil ist allerdings die derzeitige Knappheit dieser fossilen Rohstoffe. Dazu kommt die weitgehende Umweltschädlichkeit dieser Stoffe. Eine gute Alternative dazu bilden eben die vorab genannten nachwachsenden Rohstoffe. Da sie landwirtschaftlich angebaut werden, stehen sie in nahezu unerschöpflicher Menge zur Verfügung.
Durch den verstärkten Anbau von Pflanzen, die nachwachsende Rohstoffe liefern, wird ein Beitrag zur schonenden Nutzung unserer natürlichen Ressourcen geleistet. So kann z.B. verhindert werden, dass der in den fossilen Brennstoffen enthaltene Kohlenstoff als CO2 unsere Umwelt weiter verunreinigt. Das würde sonst eine weitere Verstärkung des Treibhauseffektes zur Folge haben.
Damit aber nicht genug. Solche und andere Pflanzen können neben ihrer Nutzung als nachwachsende Rohstoffe auch dazu beitragen, unsere Atmosphäre von Kohlendioxid zu entlasten. Nebenbei sind sie auch biologisch abbaubar. Auch bei deren Verbrennung dürfte kein weiterer Schaden für die Umwelt angerichtet werden da dadurch nur das schon vorher gebundene CO2 wieder in die Luft gelangt. Die Kohlenstoffbilanz wäre also gleich null.
Man darf allerdings die Tatsache nicht ignorieren, dass einige Verfahren zu Herstellung von Materialien aus nachwachsenden Rohstoffen energieaufwendiger und teurer sind als herkömmliche Herstellungsverfahren von Materialien aus fossilen Rohstoffen. Man müsste erst dieses Problem lösen damit sich die Anwendung wirklich lohnt.
Auf der vorangegangenen Seite war von Pflanzen die Rede, die als Lieferanten für nachwachsende Rohstoffe dienen. Alle diese Gewächse stellen Moleküle her , die direkt oder leicht umgewandelt komplexe chemische Syntheseverfahren vereinfachen oder komplett ersetzen können. Die Pflanzen also als natürliche chemische Fabriken zu nutzen ist eine durchaus anzustrebende und ökologisch sinnvolle Maßnahme. Ein weiterer Anreiz wäre die baldige Knappheit der fossilen Rohstoffe. Die Tabelle links zeigt
Fossiler Rohstoff
Zeit bis zur Erschöpfung
Erdöl
Ca 80 Jahre
Erdgas
Ca 70 Jahre
Kohle
Ca 700 Jahre
die Zeit bis zur Erschöpfung verschiedener Arten. Die Voraussetzung für die Herstellung biologischer Materialien ist natürlich, dass der Energieeinsatz bei Anbau und Ernte sowie bei der Herstellung der nutzbaren Rohstoffe nicht höher als der Energiegewinn ist. Sollte es sich also herausstellen, dass die Herstellung von Kunststoffen auf natürlicher Basis energieaufwendiger als das herkömmliche Verfahren ist, wäre die Gesamtenergiebilanz negativ. Gewiss werden wir auf einige Probleme bei der Verwendung erneuerbarer Materialien stoßen. Im Folgenden möchte ich auf einige Arten von nachwachsenden Rohstoffen näher eingehen und deren Verwendung erläutern.
Öle und Fette in der Industrie
Ein nachwachsender Rohstoff ist Öl, das aus verschiedenen Pflanzen (z.B. Raps, Oliven) gewonnen wird. Dabei werden die reifen Pflanzen geerntet und die ölhaltigen Samen abgetrennt. Eine weit verbreitete Methode, das Öl zu gewinnen, ist das Auspressen. Das kann bei unterschiedlichen Temperaturen durchgeführt werden. Presst man Öle bei Raumtemperatur, so nennt man sie ,,kaltgepresste Öle". Entsprechend heißen die Öle, die bei höheren Temperaturen gewonnen werden ,,heißgepresste Öle". Die kaltgepressten Öle zählen dabei zu den wertvollsten und teuersten Ölen überhaupt, da erhöhte Presstemperaturen zwar die Ölausbeute erhöhen, aber gleichzeitig auch Inhaltsstoffe herauslösen, die das Aroma und die Qualität stark mindern und deshalb getrennt werden müssen. Als Rückstand nach dem Pressen erhält man den sogenannten Presskuchen, der viel Eiweiß enthält und ein ausgezeichnetes Viehfutter darstellt. In ihm bleiben immer kleinste Ölreste zurück.
Tierische Fette werden durch Ausschmelzen gewonnen. So wird z.B. Speck sehr stark erwärmt wodurch das Fett ausgeschmolzen wird. Es kann nun abgegossen werden.
Verwendung von Ölen und Fetten
Aus Ölen auf natürlicher Basis kann man die verschiedensten Stoffe herstellen. So eignen sie sich zum Beispiel als Hydrauliköle und Schmierstoffe. Außerdem werden sie zur Herstellung von Biodiesel, Waschmittel, Kunststoffen, Salben und Pasten verwendet. Pflanzen aus denen Öle und Fette gewonnen werden, sind zum Beispiel:
· Raps (mitunter als Kraft- und Brennstoff)
· Sonnenblume
· Lein
· Senf
· Rübsen
· Crambe
· Leindotter
· Saflor
· Mohn
· Kreuzblättrige Wolfmilch
Rapsöl - eine alternative Ölquelle?
Rapsöl ist das aus Rapspflanzen gewonnene Öl, das hauptsächlich zur Herstellung von Speiseölen und Biodiesel dient. Biodiesel ist gleichwertiger Ersatz für unseren Diesel aus fossilen Brennstoffen. Ich werde jetzt auf die Eigenschaften und die Nutzung von Biodiesel eingehen.
Da das reine Rapsöl nur in speziell entwickelten Motoren (Elsbett-Motoren) einsetzbar ist, benutzt man Rapsölmethylester (im Folgenden RME genannt), der eigentliche Biodiesel, welcher aus Rapsöl hergestellt wird und so in allen Dieselmotoren zum Einsatz kommen kann.
Fazit
Wir haben gesehen, dass es durchaus lohnenswert ist, unsere Aufmerksamkeit mehr den nachwachsenden Rohstoffen und deren Verwendung zu schenken, da diese fast komplett biologisch abbaubar sind. Wenn der Energieaufwand nicht den Energieertrag übersteigt, dann wäre ein Umstieg durchaus rentabel. Denn Angesichts der immer knapper werdenden fossilen Rohstoffe, ist es wichtig, sich frühzeitig eine Alternative auszudenken. Besonders Kraftstoffe aus Rapsöl (z.B. Biodiesel) haben ihre Umweltverträglichkeit schon bewiesen. Die genaue Herstellungsweise von RME ist sehr komplex und würde den Rahmen dieser Arbeit sprengen.
Der Vergleich der Abgasbelastung bei der Verbrennung von RME bzw. Dieselkraftstoff fällt zugunsten von Biodiesel aus. Da RME keinen Schwefel enthält, trägt es somit auch nicht zur zusätzlichen Belastung der Atmosphäre bei.
Auch viele Eigenschaften von Rapsöl als Hydraulik- und Schmieröl sind positiv zu bewerten: Verhalten gegenüber anderen Materialien: weitgehend neutral; Korrosionsschutz: ausgezeichnet; Scherstabilität (Fließwiderstand bei gegebener Temperatur): hoch; Pourpoint (Temperatur, bei der die Fließfähigkeit eines Mineralöls ins Stocken gerät): niedrig.
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