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Carbfix ist ein CCS-Projekt, bei dem zusammen mit anderen Sauergasen wie in Wasser gelöst in den Untergrund verpresst wird, wo die Gase im Gestein mineralisieren und als chemisch stabile Mineralien dauerhaft gespeichert werden. Die Arbeiten zur Entwicklung dieses Prozesses begannen im Jahr 2007. Seit 2020 ist Carbfix eine Tochtergesellschaft von Reykjavik Energy.

2017 wurde mit dem Projekt CarbFix2 begonnen, das CO ₂ im Direct air capture-Verfahren aus der Umgebungsluft abscheiden soll. Vor Anfang nutzte man den Effekt, dass heißes Wasser weniger CO ₂ binden kann als kaltes.

Carbfix wurde gemeinsam vom isländischen Präsidenten Ólafur Ragnar Grímsson, Einar Gunnlaugsson von Reykjavík Energy, Wallace S. Broecker von der Columbia University, Eric H. Oelkers vom CNRS Toulouse und Sigurður Reynir Gíslason an der Universität Island zur Begrenzung der Treibhausgasemissionen in Island gestartet. Die Erstfinanzierung für Carbfix übernahm Reykjavik Energy. Weitere Mittel wurden von der Europäischen Kommission und dem US-amerikanischen Energieministerium bereitgestellt, um neben der Suche nach einer neuen Methode zur dauerhaften Kohlendioxidspeicherung auch Wissenschaftler auszubilden.

Nach Jahren der vorläufigen experimentellen und Feldcharakterisierung wurden 2012 ungefähr 200 Tonnen CO ₂ in die unterirdischen Basalte verpresst. Die 2016 veröffentlichten Forschungsergebnisse zeigten, dass 95 % des verpressten CO ₂ zu Calcit verfestigt wurde. Dabei wurden die 200 Tonnen CO ₂ innerhalb von zwei Jahren unter Verwendung von 25 Tonnen Wasser pro Tonne CO ₂ in den Boden gepumpt. Seit dieser Zeit wurde dieser chemisch erfolgreiche Ansatz zur Speicherung von Kohlenstoff in Hellisheiði weiterentwickelt. Der Speicherprozess wird auch an anderen Standorten in Europa erforscht und erprobt.

CO ₂ wird entweder aus Rauchgas/Kraftwerksabgasen oder direkt aus der Atmosphäre durch Lösen in Wasser gewonnen. Das nun kohlensäurehaltige Wasser wird in den Untergrund verpresst und reagiert dort mit den im Gestein vorhandenen Calcium- und Magnesiumverbindungen.

So sind in vielen Gesteinen Silikat- Mineralien von diesen Elementen vorhanden, wie z. B. in Basalt. Eine Beispielreaktion könnte also sein:

Im Ergebnis wird CO ₂ ohne gefährliche Nebenprodukte gebunden.

Demoanlagen zeigen, dass unter vorteilhaften Umständen der Speicherprozess mit vergleichsweise niedrigen Kosten bewältigt werden kann. So wurden beim Geothermalkraftwerk Hellisheiði, wo u. a. hoch konzentriertes Kohlendioxid anfällt, das auch direkt vor Ort in geeignetem Gestein gespeichert werden kann, Speicherkosten von ca. 25 USD pro Tonne erzielt.

In diesem Projekt wurde 2012 mit der Verpressung des Kohlenstoffs begonnen. Die Finanzierung erfolgte durch die Universität von Island, Universität von Columbia, Frankreichs Nationales Zentrum für wissenschaftliche Forschung, dem Energieministerium der Vereinigten Staaten, der EU, Nordic Funds und Reykjavik Energy.

Diese Finanzierungsquellen umfassen das Forschungs- und Innovationsprogramm der Europäischen Union für Horizont 2020 gemäß den Finanzhilfevereinbarungen Nr. 764760 und 764810. Die Europäische Kommission führt die CarbFix Projekte unter EG-koordinierten Aktion Nummer 283148, Min-GRO (MC-RTN-35488), Delta-Min (PITN-GA-2008-215360) und dem CO2-REACT (EG-Projekt 317235). Nordic Fund 11029-NORDICCS; der isländische GEORG Geothermal Research Fund (09-02-001) an SRG und Reykjavik Energy; und das US-Energieministerium unter der Nummer DE-FE0004847.

Andere Anlagen (weltweit)

Dieser Ansatz erfordert viel Wasser und das Vorhandensein von mit Kohlensäure reaktivem Gestein, das nicht an allen Orten verfügbar ist.

In der Nähe des Vulkansystems Hengill kam es zu einem Schwarm kleinerer Erdbeben, ausgelöst durch das Verpressen des Wassers. Bis 13. September 2011 wurden 250 Beben gemeldet.

Am Weltkongress für Geothermie 2010 wurde berichtet, dass die Verpressung von Wasser bei Hellisheiði zu induzierter Seismizität, also vom Menschen verursachten Erdbeben führt.

Carbfix wurde im Rahmen des von der Europäischen Kommission finanzierten CarbFix2-Projekts ab Juni 2014 am Hellisheiði Geothermiekraftwerk begonnen. CarbFix2 wurde entwickelt, um den gesamten Schwefelwasserstoff und den größten Teil des vom Kraftwerk erzeugten Kohlendioxids einzufangen. Ab 2018 wurden Schwefelwasserstoff (H ₂S) zu 68 % und CO ₂ zu 34 % in Wasser gelöst und bis zu einer Tiefe von 750 Metern unter Tage in Basaltgesteine verpresst. Die Ergebnisse zeigen, dass der Großteil dieser verpressten Gase in weniger als einem Jahr in Form stabiler Mineralphasen fixiert wird. Weitere Arbeiten im Zuge des CarbFix2-Projektes, das 2017 in Betrieb ging konzentrierten sich auf die direkte Abscheidung von CO ₂ aus der Atmosphäre (DAC) zu seiner unterirdischen Mineralisierung.

Carbfix wird derzeit von drei wissenschaftlichen Direktoren geleitet: Sigurður Reynir Gíslason von der Universität Island, Eric H. Oelkers vom CNRS Toulouse und Edda Sif Aradóttir von Reykjavik Energy. Die gegenwärtigen Bemühungen zielen darauf ab, den Carbfix-Prozess teilweise durch die Verwendung von Meerwasser für CO ₂ zu verallgemeinern, sodass die Methode weltweit angewendet werden könnte.

Der Carbfix-Ansatz wird derzeit im Rahmen des EU-finanzierten GECO-Projekts an vier neuen Standorten in Europa angewendet.

1. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1876610218301462?via%3Dihub

2. That CO2 warming the world: Lock it in a rock. Abgerufen am 11. Oktober 2011.

3. Scientists turn carbon dioxide into stone to combat global warming. In: The Verge. Vox Media. 10. Juni 2016. Abgerufen am 11. Juni 2016.

4. Michael Le Page: CO₂ injected deep underground turns to rock - and stays there (en-US). In: New Scientist, 9. Juni 2016. Abgerufen am 4. Dezember 2017.

5. Eric H. Oelkers, Sigurdur R. Gislason, Juerg M. Matter: Mineral Carbonation of CO2. In: Elements. 4, Nr. 5, 1. Oktober 2008, , S. 333-337. doi:10.2113/gselements.4.5.333.

6. Carbfix project - from gas to rock - GREBE Project (en-US) In: GREBE project, European Union. 19. Februar 2017. Abgerufen am 4. Dezember 2017.

7. Iceland's Hellisheidi prepares to start injection at carbon storage project. 9. September 2011. Archiviert vom am 27. März 2012. Abgerufen am 16. September 2011.

8. https://www.stripes.com/climate-change-solution-scientists-turn-carbon-emissions-into-rock-1.440234

9. https://www.nature.com/news/pilot-projects-bury-carbon-dioxide-in-basalt-1.13459

10. Orkuveitan framkallar jarðskjálfta í Henglinum (Icelandic). 21. Februar 2011.

11. Human made earthquakes in Hengill volcano. 21. Februar 2011.

12. Geothermal Reinjection at the Hengill Triple Junction, SW Iceland. Abgerufen am 27. September 2011. (Seite nicht mehr abrufbar, Suche in Webarchiven)

13. Geothermal Emission Gas Control, in europa.eu (englisch)

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Carbfix ist ein CCS-Projekt, bei dem zusammen mit anderen Sauergasen wie in Wasser gelöst in den Untergrund verpresst wird, wo die Gase im Gestein mineralisieren und als chemisch stabile Mineralien dauerhaft gespeichert werden. Die Arbeiten zur Entwicklung dieses Prozesses begannen im Jahr 2007. Seit 2020 ist Carbfix eine Tochtergesellschaft von Reykjavik Energy.

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Historisch gesehen wurden Biokunststoffe ab den 1990er-Jahren in erster Linie wegen ihrer biologischen Abbaubarkeit entwickelt. Das Thema der Entsorgung von Kunststoffabfällen am Ende ihrer Lebensdauer gewann zunehmend an Bedeutung, während von der mittelfristigen Erschöpfung der fossilen Ressourcen noch kaum die Rede war. Die ersten Materialien, die auf den Markt kamen (hauptsächlich Compounds auf der Basis von Stärke und PLA) waren überwiegend für die Herstellung von Produkten für den Einmalgebrauch bestimmt, bei denen die Nutzung biologisch abbaubarer, kompostierbarer Polymere sinnvoll erschien. Zunächst hielten sie daher Einzug auf dem Markt der flexiblen (Folien, Beutel etc.) und starren Verpackungen (Schalen, Flaschen, Becher, etc.).

Die Diversifizierung der Anwendungen von Biokunststoffen und ihre schrittweise Ausdehnung auf alle Sparten der Kunststoffindustrie kamen erst im Laufe der Jahre mit der Entwicklung neuer Materialien und den Fortschritten der R&D-Arbeiten, die eine Optimierung ihrer Eigenschaften ermöglichten.

Heute haben starre Verpackungen und alltägliche Verbrauchsgüter, hauptsächlich auf der Basis von PET und biobasiertem PUR, den Biokunststoffmarkt erorbert.

Die verschiedenen Anwendungen von Biokunststoffen sind stark segmentiert, wobei biologisch abbaubare und kompostierbare Polymere überwiegend in den Bereichen eingesetzt werden, in denen diese Eigenschaften einen technischen Vorteil während der Nutzung oder am Ende der Lebensdauer bedeuten können, wie etwa in der Landwirtschaft, im Gartenbau und bei flexiblen Verpackungen (biologisch abbaubare Plastiktüten). Umgekehrt sind sie im Transport- oder Bauwesen kaum zu finden.

Unter den folgenden Rubriken finden Sie eine Liste der wichtigsten Anwendungsmärkte von Biokunststoffen wie zum Beispiel Verpackungen, technische Teile, etc.

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die Anwendungen von Biokunststoffen - NaturePlast

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Historisch gesehen wurden Biokunststoffe ab den 1990er-Jahren in erster Linie wegen ihrer biologischen Abbaubarkeit entwickelt. Das Thema der Entsorgung von Kunststoffabfällen am Ende ihrer Lebensdauer gewann zunehmend an Bedeutung, während von der mittelfristigen Erschöpfung der fossilen Ressourcen noch kaum die Rede war.

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Polylactide has been able to replace the conventional petroleum-based thermoplastics, thanks to the excellent combination of properties it possesses.

It is one of the most promising biopolymers used today and has a large number of application such as Healthcare and medical industry, Packaging, Automotive applications etc.

As compared to other biopolymers, PLA exhibits several benefits such as:

1. Eco-friendly - It is renewably-sourced, biodegradable, recyclable and compostable

2. Biocompatible - It is non-toxic

3. Processability - It has better thermal processability compared to poly(hydroxyl alkanoate) (PHA), poly(ethylene glycol) (PEG) and poly(γ-caprolactone) (PCL)

Polylactides break down into nontoxic products during degradation and being biodegradable and biocompatible, reduce the amount of plastic waste.

Nowadays, there are many producers of PLA, some of them are:

" View All Commercially Available PLA Grades & Suppliers in Omnexus Plastics Database

This plastic database is available to all, free of charge. You can filter down your options by property (mechanical, electrical...), applications, conversion mode and many more dimensions.

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What is Lactic acid and how PLA is manufactured?
Lactic Acid Monomer Structure
Lactic acid (LA or 2-hydroxypropionic acid) is the most widely occurring hydroxycarboxylic optical active acid. This chiral molecule exists as two enantiomers - L- and D-Lactic Acid.

Polylactide is based on lactic acid monomers obtained from the fermentation of sugars, beet-sugar, cane-sugar etc. obtained from renewable sources such as sugar cane or corn starch.

PLA has stereoisomers, such as:

Poly(L-lactide) (PLLA)

poly(D-lactide) (PDLA), and

Poly(DL-lactide) (PDLLA)

Poly-lactic acid is an aliphatic polyester and can be obtained using different routes:

Direct polycondensational reaction
It usually leads to low molecular weight polymers which then can be converted to higher molecular weight polymers by addition of chain coupling agents.

Ring opening polymerization
PLA is produced by formation of lactide monomer first and Formed lactide is then put through ROP usually using metal alkoxides as catalysts resulting in high molecular weight polyester - PLA.

Azeotropic dehydrative condensation
organic solvents are introduced into reaction mixture to ease up removal of water thus producing higher molecular weight product.

Methods for Polylactic Acid (PLA) Production

Currently first two methods are the most used techniques for industrial production. ROP currently dominates as the process of choice for industrial PLA producton due to low time consumption and a high molecular weight final product, making it probably the most used and viable method to produce PLA, although high temperatures and low pressure must be still used to achieve the final product.

However, new methods such as polymerization using microwave irradiation and ultrasonic sonochemistry could lead to faster and cheaper production of PLA.

Typical Characteristics and Properties of Polylactic Acid

PLA is a bio-based, biodegradable and biocompatible polymer which has proved itself to be a promisingalternative for petroleum-based polymers .

However, in the previous year, the commercial viability of PLA was limited by its high production costs compared to its petroleum-based counterparts.

Today, by optimizing the LA and PLA production processes, and with increasing PLA demand, a reduction in its price can be achieved.

Most of the commercial L-PLA products are semi crystalline polymers with a high melting point ca. 180°C and having their in the range of 55 - 60°C, as it is desirable that PLA should have some crystalline content to benefit the quality of the finished product.

PLA is a high strength and high modulus thermoplastic with good appearance

It has high stiffness and strength, comparable to polystyrene (PS) at room temperature

Less energy is required in its production when compared to other plastics and has better thermal processing

Further development of composites, nanocomposites and bio composites is expanding the properties and potential applications of PLA.
However, there are still some disadvantages associated with the polymer:

Its glass transition temperature is low (Tg ~ 55°C)

Its poor ductility, low impact strength and brittleness limits its use as compared to other thermoplastics such as ABS

It has low crystallization rate and processing results mainly in amorphous products

As compared to PET (aromatic polyester) , PLA is much more susceptible to chemical and biological hydrolysis

It is thermally unstable and has poor gas barrier performance

It has low flexibility and requires long mold cycles

It is relatively hydrophobic

It has slow degradation rate

PLA Properties Improvement

PLA properties can be altered or improved by use of additives and developing polymer blends. Some of the examples are:

Plasticization: Lactide monomer is an excellent plasticizer for PLA however it tends to migrate to the PLA surface. Other plasticizers such as Citrate esters & low-Mw PEG have shown only modest improvements in toughness, but this is accompanied by a dramatic loss in tensile stress at break and tensile modulus.

Mineral Fillers such as ppt CaCO ₃ at 30% loading provides substantial improvement in the of PLA.

Impact modifiers are also found to increase PLA properties however adding them will compromised the compostability of the PLA.

Polymer Blending: PLA/PCL blends Polycaprolactone (PCL) is also a degradable polyester and due to its low Tg it exhibits rubbery characteristics with an of approximately 600%, which makes it an ideal candidate for toughening polylactide.

PLA blends with PHA have shown significant improvement in impact toughness with a modest decrease in modulus and strength as well as without compromising bio-based content and compostability of PLA.

The development of PLA nanocomposites using nanoscale fillets represents a better alternative to traditional composites. Due to their high surface area, improved matrix adhesion and aspect ratio these nanofillers (colloidal silica, clay platelet...) offer enormous advantages over traditional macro- or micro-particles (e.g., talc, glass, and carbon fibers). For example, PLA-clay nanocomposites show improved mechanical, barrier optical, and thermal properties.

Popular Applications of Polylactic Acid

Food Contact Approved Polymer for Packaging

PLA is a Food and Drug Administration(FDA) approved polymer for use a food contact material. It can be used as a food packaging polymer for short shelf life products such as fruit and vegetables.

The common packaging applications of polylactides include as containers, drinking cups, sundae and salad cups, overwrap and blister packages

Extremely Biocompatible Plastic in Healthcare and Medical Industry

Thanks to its biocompatibility and biodegradability, the healthcare and medical industry is making good use of polylactide to manufacture tissue engineering scaffolds, delivery system materials, or covering membranes and different bioabsorbable medical implants.

Due to its versatility, PLA has been investigated for membrane applications (e.g. wound covers), implants and medical devices (fixation rods, plates, pins, screws, sutures, etc.), and dermatological treatments (e.g. facial lipoatrophy and scar rejuvenation).

Growing Use of Polyactide in Structural Applications

Biobased PLA and PLA-based composites are comparatively new for high-end automotive as well as electrical and electronics applications. These composites show better tensile strength and impact characteristics and hence could be used for interior parts of automobile or safety helmets.

Improved material properties enable PLA suitable for use in floor mats, pillar cover, door trim, front panel and ceiling material. PLA Biocomposites are proposed for use in cover spare wheel or translucent roof in .
Polylactide Biocomposites Could Find Applications
in Translucent Roof in Hybrid Vehicles

However, there still are certain features which limit the commercialization of PLA in other structural applications.

Fibers and Fabrics Made from PLA

PLA is also suitable for textile fiber applications such as shirts, carpets, bedding, mattress, sportswear etc. due to to its low moisture absorption, low smoke generation capability as well as good resistance to UV light.

The polymer also has potential in mulch films and compostable garden waste bags, structural protective foams, insulation materials etc.

Processing Methods and Conditions for PLA Grades

PLA can be easily processed like other thermoplastics through conventional processing techniques like injection molding, film extrusion, blow molding, thermoforming, fiber spinning etc. to yield molded parts, films, or fibers.

Requirements for PLA Processing Via Injection Molding

PLA resins can be successfully dried using most standard drying systems. Advised conditions for standard desiccant based column dryers are:

A predrying of 2 to 4 hours at 45°C up to 90°C is recommended.

A moisture level lower than 250 ppm will help keep the melt viscosity stable over time at elevated temperatures.

Typical desiccant dryer regeneration temperatures exceed the melt point of PLA resins.

To prevent issues with pellet bridging, sticking or melting, the drying system should be verified to ensure temperature control is adequate during operation as well as during regeneration cycles since valve leakage is common in many systems.

Colorants and slip agents can be added as a masterbatch at 15-30-wt% in PLA by dry blending with the neat resin in the required amount and adding the blend to the injection molder. The additions of colorants have been successfully done using liquid injection technology as well.
Since PLA is not compatible with most incumbent materials, it is important that all additive masterbatches use PLA as carrier

Polylactide Injection molding grades are compatible with the use of hot runner systems. Typical conditions for injection molding are:

Adapter Temperature: 185 - 200°C

Dew Point: (-)40 - (-)35°C

Die Temperature: 185 - 200°C

Drying Temperature: 45 - 100°C

Feed Temperature: 165 - 185°C

Melt Temperature: 154.4 - 243.3°C

Mold Temperature: 10 - 105°C

Nozzle Temperature: 171.1 - 220°C

Back Pressure: 0.345 - 1.724 MPa

Injection Pressure: 55.16 - 137.9 MPa

Moisture Content: 0.01 - 0.025%

Screw Speed: 20 - 200 rpm

Drying Air Flow Rate: 14.16 l/pm

Plate-out of lactide can occur over time if injection speeds are too low, and/or mold temperature is too cold.
Another concern is that PLA shear-thins slower and to a lesser extent than resins like PS, PE, and PP. Because of this, filling of the mold is a concern especially for thin-walled products like drinking cups. It might be possible to overcome this issue my experimentation and finding the right melt temperature and injection speed necessary to fill the part.

Usually, one will have to raise the melt temperature, which can have an adverse effect on the cooling time of the part while in the mold.

Polylactide Fiber Melt Spinning Grade Processing

Polylactide fiber melt spinning grades are designed for extrusion into mechanically drawn staple fibers using conventional fiber spinning and drawing equipment. They can be used as a low melt binder polymer in a sheath-core configuration.

General-purpose screws with L/D ratios of 24:1 to 30:1 and 3:1 compression ratios are recommended.

Typical melt spinning temperatures are 220 - 240°C.

The recommended moisture content to prevent viscosity degradation and potential loss of properties is < 0.005% (50 ppm).

Typical drying conditions are 8 to 12 hours at 40°C - 50°C.

Like PET the Polylactide fiber melt spinning grades require either high filament velocity or drawing and controlled heat setting to control shrinkage.
In-line drying capabilities are essential to process PLA Injection Stretch Blow Molding grades .

Polylactide Heat Seal Layer Processing

Can be coextruded with other PLA resin to form a sealant layer for biaxially oriented PLA film.

Drying prior to processing is essential. In-line drying is required.

A moisture content of less than 0.025% (250 ppm) is advised to prevent viscosity degradation.

Typical drying conditions are 4 hours at 11°F (45°C).

PLA polymers will process on conventional extruders. Configure general purpose screws with

L/D ratios from 24:1 to 30:1

compression ratio of 2:1 to 3:1.

Melt temperature : 210°C

Feed section: 180°C

Compression section: 190°C

Metering section: 200°C

Die: 190°C

Screw cooling capabilities through the feed section are necessary to prevent the resin from sticking to the screw root. Smooth barrels are recommended. This grade is suitable only as a heat seal layer in a coextrusion process. Processing polylactide as a monolayer film is not recommended.
Processing Requirements for Polylactide High Heat Films

Polylactide extrusion grade can be converted into a biaxially oriented film at up to 150°C (300°F).

PLA resins can be successfully dried using most standard drying systems. In-line drying is required:

a predrying of 4 hours at 80°C (175°F) is recommended.

A moisture level lower than 250 ppm (0.025%) will help keep the melt viscosity stable over time at elevated temperatures.

PLA polymers will process on conventional extruders. Configure general purpose screws with:

L/D ratios from 24:1 to 30:1

compression ratio of 2.5:1 to 3:1.

Melt temperature: 200°C - 220°C

Feed section: 180°C

Compression section: 190°C

Metering section: 200°C

Die: 200°C

PLA resins will also process on conventional cast tenter equipment.
Polylactide Spunbond Processing

Polylactide spunbond grades process on conventional spunbond equipment.

General-purpose screws with: L/D ratios of 24:1 to 30:1 and 3:1 compression ratios are recommended.

Typical melt spinning temperatures are 220- 240°C. Like PET the PLA spunbond grades require either high filament velocity or drawing and controlled heat setting to control shrinkage.

In-line drying capabilities are essential to process PLA Injection Stretch Blow Molding grades.

The recommended moisture content to prevent viscosity degradation and potential loss of properties is < 0.005% (50 ppm).

Typical drying conditions are 4 hours at 80°C.

PLA Filaments for 3D Printing

3D Printing using PLA filaments is a promising way to produce complex biomedical devices according to computer design. This process opens new development using patient-speciﬁc anatomical data as well as in wide range of industrial and architectural applications.

PLA printing was found feasible for the such applications mainly by using direct or indirect and fused deposition modeling technologies.

Commercially Available Polylactide Bioplastic Grades

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Polylactic Acid or Polylactide, PLA Plastic, Lactic Acid Polymer Guide

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Polylactide has been able to replace the conventional petroleum-based thermoplastics, thanks to the excellent combination of properties it possesses. It is one of the most promising biopolymers used today and has a large number of application such as Healthcare and medical industry, Packaging, Automotive applications etc.

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Start - Ziele für Nachhaltige Entwicklung - Agenda 2030 der UN

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Die Bundesregierung informiert | Startseite

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Im Jahr 2015 hat die Weltgemeinschaft die verabschiedet und damit 17 globale Nachhaltigkeitsziele, die Sustainable Development Goals (SDGs), für eine sozial, wirtschaftlich und ökologisch nachhaltige Entwicklung gesetzt. Die Agenda ist ein Fahrplan für die Zukunft, mit dem weltweit ein menschenwürdiges Leben ermöglicht und dabei gleichsam die natürlichen Lebensgrundlagen dauerhaft bewahrt werden.

Mit der hat die Bundesregierung konkret dargelegt, wie diese 17 SDGs umgesetzt werden:

Industrieländer haben Vorreiterrolle

Die Bundesregierung sieht eine besondere Verantwortung der führenden Industrie- und Schwellenländer zur Erreichung der Nachhaltigkeitsziele. Die -Staaten sollten Vorreiter dabei sein, wenn es darum geht, die Agenda 2030 mit Leben zu erfüllen.

Nachhaltigkeit ist ein Gemeinschaftswerk

Das ist wichtig, denn für eine nachhaltige Entwicklung müssen alle zusammenwirken. Institutionelle Akteure sind beispielsweise die Länder, der Nachhaltigkeitsrat, die regionalen Netzstellen für Nachhaltigkeit, die Wissenschaftsplattform Nachhaltigkeit 2030 und die Wirtschaft. Sie nützt jedem von uns. Und jeder einzelne kann einen Beitrag dazu leisten, dass wir unsere gesteckten Ziele erreichen.

Monitoring und Fortschreibung der Strategie

Der alle zwei Jahre veröffentlichte des Statistischen Bundesamtes ist Basis für eine Anpassung der Maßnahmen durch die Bundesregierung.

Und für das , mit dem sich die Bundesregierung in ihren Behörden selbst zum nachhaltigen Handeln verpflichtet, legt sie jährlich in einem Monitoringbericht Rechenschaft über die Umsetzung ab.

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Agenda 2030: Unsere Nachhaltigkeitsziele | Bundesregierung

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Die 17 globalen Nachhaltigkeitsziele einfach erklärt. Wir zeigen, wieso nachhaltiges Handeln alle betrifft und was die Bundesregierung tut, um die Ziele der Agenda 2030 zu erreichen.

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Vereinte Nationen - Regionales Informationszentrum für Westeuropa

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Willst Du für die SDGs aktiv werden?

Extreme Armut beenden. Ungleichheiten und Ungerechtigkeiten bekämpfen. Den Klimawandel stoppen. Die Ziele für nachhaltige Entwicklung sind wichtige, die Welt verändernde Ziele, für dessen Erreichung Regierungen, internationale Organisationen und Entscheidungsträger weltweit zusammenarbeiten. Dabei scheint es manchmal unmöglich, dass die Maßnahmen jedes Einzelnen von uns überhaupt eine Auswirkung haben können. Soll man nun aufgeben?

Nein! Wir alle sind Teil der Lösung globaler Probleme. Wir alle haben eine Verantwortung und die kleinste Veränderung unseres Verhaltens wird sich positiv auswirken. Zum Glück gibt es einige hilfreiche Tips und Tools, um schon heute für die SDGs aktiv zu werden.

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Willst Du für die SDGs aktiv werden? Extreme Armut beenden. Ungleichheiten und Ungerechtigkeiten bekämpfen. Den Klimawandel stoppen. Die Ziele für nachhaltige Entwicklung sind wichtige, die Welt verändernde Ziele, für dessen Erreichung Regierungen, internationale Organisationen und Entscheidungsträger weltweit zusammenarbeiten. Dabei scheint es manchmal unmöglich, dass die Maßnahmen jedes Einzelnen von uns überhaupt eine Auswirkung haben können.

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Green Chemistry. Nachhaltigkeit in der Chemie

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Green Chemistry. Nachhaltigkeit in der Chemie

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Grün und Chemie – ein Widerspruch? Keinesfalls!

(Gebundene Ausgabe: 158 Seiten, Verlag: Wiley-VCH (2003), ISBN: 978-3527308156, kostenpflichtig)

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Alle Inhalte auf serlo.org werden von einer ehrenamtlichen Community aus Lehrkräften, Studierenden, Schüler*innen und anderen Bildungsbegeisterten gestaltet. Erweitere mit uns das Angebot von Serlo Angewandte Nachhaltigkeit, um noch mehr Lernenden Bildung frei verfügbar zu machen!

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Angewandte Nachhaltigkeit Startseite - lernen mit Serlo!

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Chemie und nachhaltige Entwicklung

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What Are the Sustainable Development Goals (SDGs)?

In 2015 the United Nations created a universal call to action to end poverty, protect the planet, and ensure that all people enjoy peace and prosperity by 2030. This framework, comprising 17 aspirational goals known as the Sustainable Development Goals (SDGs), is being adopted by governments, industry, and many other organizations worldwide.

How Will Chemistry Help Achieve the SDGs?

Chemistry plays an essential role in helping society achieve the Sustainable Development Goals (SDGs). As the world's largest scientific society, the American Chemical Society (ACS) is in a unique position to make a difference. Our members and programs create a community and provide a forum to help solve the chemistry challenges articulated in these goals. Opportunities for new chemical research, green and sustainable chemistry education, green and sustainable chemical manufacturing practices, and a sense of social responsibility are crucial for current and future chemists as we work together to protect the planet.

Which SDGs Are Most Relevant to Chemistry?

ACS has identified seven priority SDGs and five additional SDGs that are foundational to the work of the chemistry community. The chemistry enterprise has a broad reach into technology, the economy, and human health, and there are already many ways chemists are working to support global sustainable development.

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Chemistry & Sustainable Development Goals - American Chemical Society

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Als bio-basierte Kunststoffe (englisch bio-based plastics; auch „technische Biopolymere") werden Kunststoffe bezeichnet, die auf Basis nachwachsender Rohstoffe erzeugt werden. Davon zu unterscheiden sind biologisch abbaubare Kunststoffe, denn biogene Herkunft und biologische Abbaubarkeit gehen nicht zwangsläufig miteinander einher.

Oft werden biobasierte Kunststoffe als Biokunststoffe oder Bioplastik bezeichnet. Diese Begriffe sind jedoch missverständlich und bezeichnen - je nach Definition - auch Kunststoffe, die auch oder nur biologisch abbaubar sind.

Aufgrund der Missverständlichkeit sollten die Begriffe Biokunststoff und Bioplastik nicht verwendet werden.

Biobasiertheit ist eine Eigenschaft, die sowohl biologisch abbaubare Kunststoffe (z. B. PLA), als auch nicht biologisch abbaubare Kunststoffe (z. B. CA) besitzen können. Im Gegenzug gibt es auch biologisch abbaubare Kunststoffe, die nicht biobasiert sind (z. B. PCL).

Biobasierte Kunststoffe waren die ersten Massenkunststoffe, die industriell hergestellt wurden. Bereits im Jahr 1869 eröffneten die Gebrüder Hyatt die erste Fabrik zur Herstellung von Celluloid, einem thermoplastischen Kunststoff auf der Basis von Cellulose. John Wesley Hyatt erfand das Celluloid im Rahmen eines Preisausschreibens, bei dem eine preiswerte Alternative für das in Billardkugeln verwendete Elfenbein gefunden werden sollte. In der Folge wurde Celluloid für eine Reihe weiterer Verwendungen, vor allem für Filme, Brillenfassungen, Spielzeug, Kämme und Tischtennisbälle eingesetzt; aufgrund seiner schnellen Entflammbarkeit wurde es allerdings rasch wieder verdrängt. Der Werkstoff Galalith (aus Casein) wurde 1897 erfunden und ähnelt stark dem tierischen Horn oder Elfenbein. Man fertigte daraus zum Beispiel Knöpfe, Anstecknadeln, Gehäuse für Radios, Zigarettendosen, Spielzeuge, Griffe für Regenschirme und vieles mehr in den unterschiedlichsten Farben an.

Im Jahr 1923 startete die Massenproduktion von Cellulosehydrat, dem Zellglas unter dem Markennamen „Cellophan", welches ebenfalls auf Cellulosebasis entstand und bis heute vor allem für Verpackungen sowie als Einsatz in Briefumschlägen genutzt wird. Es wurde vor allem für die Herstellung von transparenten Folien eingesetzt, wobei die Kosten für die Herstellung im Vergleich zu späteren Konkurrenten sehr hoch waren und Zellglas somit in vielen Bereichen verdrängt wurde. Aufgrund seiner Wasserempfindlichkeit wird Zellglas allerdings mit Polyvinylidenchlorid beschichtet und ist damit nicht mehr biologisch abbaubar.

Durch die Entdeckung von Kunststoffen auf der Basis von Mineralölen entstand schnell eine Konkurrenz, bei der die ersten biobasierten weitestgehend verdrängt wurden. 1907 wurden von Leo Hendrik Baekeland die Bakelite erfunden, duroplastische Kunststoffe auf der Basis von Phenolharz. 1930 folgte Acrylglas (Polymethylmethacrylat), besser bekannt unter dem Markennamen Plexiglas, und nachfolgend kamen Polyamid ( Nylon, Perlon), Polystyrol und Polytetrafluorethylen (Teflon) auf den Markt. Ab 1956 wurden schließlich großtechnische Herstellungsverfahren für die bis heute marktbeherrschenden Kunststoffe Polyethylen und Polypropylen eingeführt und Kunststoffe wurden für unterschiedlichste Einsatzgebiete mit verschiedenen Materialeigenschaften entwickelt.

Erst nach 1980 gab es wieder Innovationen im Bereich der biobasierten Kunststoffe, die vor allem auf ein verändertes ökologisches Bewusstsein zurückzuführen sind. Als Argumente wurden erneuerbare Rohstoffe und geschlossene Stoffkreisläufe angeführt, später kam die Substitution des Erdöls als Hauptrohstoff aufgrund der steigenden Erdölpreise und der Endlichkeit der Ressourcen zum Tragen. Während der Anteil neuer Patente im Bereich petrochemischer Kunststoffe in der Folge zurückging, nahmen die Patentanmeldungen für biobasierte Kunststoffe vor allem auf Stärke- und Cellulosebasis zu. Aktuell wird die Entwicklung der Biokunststoffe - obschon nicht unbedingt nachhaltiger als herkömmliche Polymere - vor allem auf der Basis der Nachhaltigkeit und Ressourcenschonung vorangetrieben. Agrarflächen zur stofflichen Nutzung von nachwachsenden Rohstoffen werden zukünftig als ein wesentliches Standbein der Landwirtschaft betrachtet, wobei auch neue Technologien wie die industrielle Weiße Biotechnologie eine große Rolle in der Entwicklung neuer sowie der Optimierung bestehender Technologien spielen. Zu den neuartigen biobasierten Kunststoffen gehören vor allem Thermoplastische Stärke (TPS), Celluloseacetat und Polylactide (PLA; nur in „Blends" (Polymergemischen)) während Verfahren zur Herstellung von biobasiertem Polyethylen (Bio-PE), Polypropylen (Bio-PP) und anderen Kunststoffen entwickelt und etabliert werden.

Wie oben erwähnt können biobasierte Kunststoffe hinsichtlich ihrer biologischen Abbaubarkeit eingeteilt werden.

Daneben werden sie aber auch dahingehend eingeteilt, wie lange sie schon bekannt sind. Biobasierte Kunststoffe, die es schon vor den petrochemischen Kunststoffen gab, werden als Old economy bezeichnet. Beispiele dafür sind Gummi und Cellophan. Neuere Kunststoffe werden zur New Economy gezählt, welche sich wiederum untergliedern lässt. Einerseits in Novel bioplastics, das sind Kunststoffe, die auf chemisch neuartigen Polymeren basieren, wie PLA oder PHA. Andererseits in Drop-Ins also bekannte Polymere, in deren Herstellung fossile Rohstoffe durch nachwachsende Rohstoffe ganz oder teilweise ersetzt wurden, wie bei Bio-PET oder Bio-PE.

Als Ausgangsstoffe für biobasierte Kunststoffe dienen aktuell vor allem Stärke und Cellulose als Biopolymere von Zuckern, mögliche Ausgangspflanzen sind stärkehaltige Pflanzen wie Mais oder Zuckerrüben sowie Hölzer, aus denen Cellulose gewonnen werden kann. Weitere potenzielle Rohstoffe wie Chitin und Chitosan, Lignin, Casein, Gelatine, Getreide proteine und Pflanzenöl kommen ebenfalls für die Herstellung von biobasierten Kunststoffen in Frage. Abhängig von ihrer Zusammensetzung, dem Herstellungsverfahren und Beimischung von Additiven ändern sich Formbarkeit, Härte, Elastizität, Bruchfestigkeit, Temperatur-, Wärmeformbeständigkeit und chemische Beständigkeit.

Stärke und Stärkeblends

Mit einem Marktanteil von etwa 80 Prozent bildet thermoplastische Stärke den derzeit wichtigsten und gebräuchlichsten Vertreter der biobasierten Kunststoffe. Die wichtigsten Pflanzen, die zur Gewinnung von Stärke genutzt werden, sind aktuell Mais, Weizen und Kartoffeln in Europa, Afrika und Nordamerika sowie Tapioka in Asien. Die Rohmasse wird von Beiprodukten wie Proteinen, Pflanzenölen und Pflanzenfasern gereinigt und entsprechend für die Nutzung vorbereitet.

Reine Stärke besitzt die Eigenschaft Feuchtigkeit zu absorbieren und wird deshalb vor allem im Pharmabereich zur Erzeugung von Medikamentenkapselhüllen eingesetzt. Hier wurde sie allerdings von der Hartgelatine weitgehend verdrängt. Um die leicht verfügbare Stärke auch thermoplastisch verarbeitbar zu machen, werden ihr natürliche Weichmacher und Plastifizierungsmittel wie Sorbit und Glycerin hinzugefügt. Diese Zusatzstoffe ermöglichen durch variierbare Dosierung eine spezifische, dem Verwendungszweck entsprechend angepasste Veränderung der Materialeigenschaften der sogenannten thermoplastischen Stärke.

Thermoplastische Stärke ist aufgrund ihrer für die Nutzung negativen Eigenschaft, Wasser aufzunehmen, im Regelfall nur eine der Komponenten, aus der moderne Produkte auf Stärkebasis hergestellt werden. Der zweite Grundbestandteil dieser Kunststoffblends besteht aus wasserabweisenden, biologisch abbaubaren Polymeren wie Polyester, Polyesteramiden, Polyurethanen oder Polyvinylalkohol. Ein Kunststoffblend setzt sich demnach aus der hydrophoben Polymerphase sowie der dispersen und hydrophilen Stärkephase zusammen. Während des Schmelzvorgangs im Extruder verbinden sich die wasserlösliche, disperse Stärkephase und die wasserunlösliche, kontinuierliche Kunststoffphase zu einem wasserfesten Stärkekunststoff. Diese Erkenntnisse bildeten die Basis für die Weiterentwicklung und den schließlichen Durchbruch der Stärkekunststoffe (EP 0596437, EP 0799335).

Stärkeblends und - compounds werden je nach Einsatzgebiet individuell für ihre weitere Nutzung in der kunststoffverarbeitenden Industrie entwickelt und produziert. Als Kunststoffgranulate lassen sie sich auf den vorhandenen Anlagen zu Folien, thermoformbaren Flachfolien, Spritzgussartikeln oder Beschichtungen verarbeiten. Beispiele dafür sind Tragetaschen, Joghurt- oder Trinkbecher, Pflanztöpfe, Besteck, Windelfolien, beschichtete Papiere und Pappen. Auch durch chemische Veränderung wie die Umsetzung zu Stärkeestern oder Stärkeethern mit hohem Substitutionsgrad kann Stärke thermoplastisch modifiziert werden. Diese Verfahren haben sich aber wegen der damit verbundenen hohen Kosten bislang noch nicht durchgesetzt.

Ebenso wie die Stärke stellt auch Cellulose ein natürliches Biopolymer aus Zuckermolekülen dar. Cellulose ist in den meisten Pflanzen als Hauptstrukturbaustoff neben dem Lignin vorhanden und kann entsprechend aus Pflanzenmaterial gewonnen werden. Ihr Anteil beträgt etwa bei Baumwolle fast 95 Prozent, beim Hanf 75 Prozent, bei Hartholz 40 bis 75 Prozent und bei Weichholz 30 bis 50 Prozent. Entsprechend ist Cellulose nach dem Holz weltweit der bedeutendste nachwachsende Rohstoff und es wird jährlich in Mengen von etwa 1,3 Milliarden Tonnen genutzt. Über verschiedene chemische Verfahren wird die Cellulose von Lignin und Pentosen gereinigt und zu Zellstoff, der Basis für Papier, Pappe und andere Werkstoffe wie Viskose, verarbeitet.

Für die Herstellung von biobasierten Kunststoffen auf Cellulosebasis bedarf es im Regelfall weiterer chemischer Modifizierung. Dabei wird die gereinigte Cellulose vor allem verestert, um das Celluloseacetat (CA) als wichtigsten Kunststoff auf Cellulosebasis zu gewinnen. Celluloseacetat wird zu den thermoplastischen Kunststoffen gezählt, ist ein entsprechend modifizierter Naturstoff, der nicht biologisch abbaubar und auch nicht kompostierbar ist. Schon 1919 wurde ein mit Weichmachern modifiziertes Celluloseacetat als erste Spritzgießmasse patentiert und ermöglichte damit ganz neue und sehr effektive Produktionsmethoden für Schirmgriffe, Tastaturen, Lenkrädern, Spielzeuge, Kugelschreiber und viele weitere Produkte.

Auch das Celluloid sowie das Cellophan sind Kunststoffe auf der Basis von Cellulose. Weitere Kunststoffe auf Cellulosebasis sind Vulkanfiber, Cellulosenitrat, Cellulosepropionat und Celluloseacetatbutyrat.

Polymilchsäure (PLA)

Die Polymilchsäure (Polylactid, PLA) entsteht durch Polymerisation von Milchsäure, die wiederum ein Produkt der Fermentation aus Zucker und Stärke durch Milchsäurebakterien ist. Die Polymere werden nachfolgend bei der Polymerisation aus den unterschiedlichen Isomeren der Milchsäure, der D- und der L-Form, entsprechend den gewünschten Eigenschaften des resultierenden Kunststoffs gemischt. Weitere Eigenschaften können durch Copolymer wie Glykolsäure erreicht werden.

Das durchsichtige Material gleicht herkömmlichen thermoplastischen Massenkunststoffen nicht nur in seinen Eigenschaften, sondern lässt sich auch auf den vorhandenen Anlagen ohne weiteres verarbeiten. PLA und PLA-Blends werden als Granulate in verschiedenen Qualitäten für die Kunststoff verarbeitende Industrie zur Herstellung von Folien, Formteilen, Dosen, Bechern, Flaschen und sonstigen Gebrauchsgegenständen angeboten. Vor allem für kurzlebige Verpackungsfolien oder Tiefziehprodukte (für Getränke- und Joghurtbecher, Obst-, Gemüse- und Fleischschalen) birgt der Rohstoff großes Potenzial. Der Weltmarkt für das Marktsegment „transparente Kunststoffe" betrug bereits 2001 15 Millionen Tonnen. Nicht nur bei Verpackungen ist die Durchsichtigkeit positiv, auch für Anwendungen in der Bauindustrie, Technik, Optik und im Automobilbau hat sie Vorteile. Außerdem gibt es lukrative Spezialmärkte, zum Beispiel im medizinischen und pharmazeutischen Bereich, wo PLA bereits seit längerem erfolgreich zum Einsatz kommt. Vom Körper resorbierbare Schrauben, Nägel, Implantate und Platten aus PLA oder PLA-Copolymeren werden zur Stabilisierung von Knochenbrüchen verwendet. Auch resorbierbares Nahtmaterial und Wirkstoffdepots aus PLA sind schon lange im Gebrauch.

Ein großer Vorteil von PLA ist die besondere Vielfalt dieses biobasierten Kunststoffes, der wahlweise schnell biologisch abbaubar oder auch jahrelang funktionsfähig eingestellt werden kann. Weitere Vorteile der Polylactid-Kunststoffe sind die hohe Festigkeit, die Thermoplastizität und gute Verarbeitung auf den vorhandenen Anlagen der Kunststoff verarbeitenden Industrie. Trotzdem hat PLA auch Nachteile: da der Erweichungspunkt bei etwa 60 Grad Celsius liegt, ist das Material für die Herstellung von Trinkbechern für Heißgetränke nur bedingt geeignet. Die Copolymerisation zu hitzebeständigeren Polymeren oder der Zusatz von Füllstoffen können für größere Temperaturstabilität sorgen. Die japanische Elektronikfirma NEC Corporation konnte die Hitzeempfindlichkeit durch eine Verstärkung mit Kenaffasern und Metallhydroxiden beheben und so einen gut formbaren und schwer entflammbaren Werkstoff entwickeln, als erstes Produkt wurde das Gehäuse des Mobiltelefons FOMA N701iEco für den japanischen Markt entwickelt. Für die Herstellung von PLA aus Glucose über die Zwischenschritte Milchsäure und Dilactid existieren sowohl Batch-Verfahren als auch - bisher weitgehend im Pilotmaßstab realisiert - kontinuierliche Verfahren. Damit ist die Industrie in der Lage, das Material kostengünstig und mittelfristig wettbewerbsfähig gegenüber Massenkunststoffen herzustellen. Die weltweit erste größere PLA-Produktionsanlage wurde 2003 in den USA in Betrieb genommen, deren Jahreskapazität theoretisch 70.000 t beträgt. Weitere Anlagen sind heute international verfügbar. Eine erste deutsche Pilotanlage zur Herstellung von PLA wurde 2011 im brandenburgischen Guben mit einer Kapazität von 500 t in Betrieb genommen, eine zweite Anlage sollte in Leuna ab Mitte 2012 die Produktion aufnehmen.

Polyhydroxyalkanoate, speziell Polyhydroxybuttersäure (PHB)

Das Biopolymer Polyhydroxybuttersäure (PHB) ist ein fermentativ herstellbarer Polyester mit Eigenschaften ähnlich denen des petrochemisch erzeugten Kunststoffs Polypropylen. Es kann auf Basis von Zucker und Stärke hergestellt werden, die Synthese ist jedoch auch aus anderen Nährstoffen wie Glycerin und Palmöl möglich.

Weltweit kündigen zahlreiche Firmen an, in die PHB-Produktion einzusteigen oder ihre Produktion auszuweiten, so beabsichtigt neben einigen mittelständischen Herstellern nun auch die südamerikanische Zuckerindustrie die Herstellung von PHB im industriellen Maßstab. PHB ist biologisch abbaubar, hat einen Schmelzpunkt von über 130 °C, bildet klare Filme und besitzt für viele Anwendungszwecke optimale mechanische Eigenschaften. Die Gewinnung des Kunststoffes aus den Bakterien stellt eine der Hauptschwierigkeiten dar. Die Zellen müssen durch Chloroform oder Enzyme lysiert werden, außerdem werden für ein Kilogramm PHB aktuell drei Kilogramm Zucker benötigt, der vor allem aufgrund der hohen Nachfrage nach Biokraftstoffen und der Nahrungsmittelindustrie limitiert ist.

PHB wird auch, mit weiteren Bestandteilen kombiniert, als PHB-Blend verwendet. Dabei können etwa durch den Zusatz von Celluloseacetaten besondere Materialeigenschaften erreicht werden. Die Palette der Eigenschaften von PHB-Blends erstreckt sich von Klebstoffen bis Hartgummi. Statt Celluloseacetat sind auch Stärke, Kork und anorganische Materialien als Zusätze denkbar. Die Vermischung mit günstigen Zusatzstoffen (Celluloseacetat ist ein preisgünstiges Abfallprodukt aus der Zigarettenfilterproduktion) wirkt sich auch günstig auf die Produktionskosten von PHB-Blends aus. Mittelfristig lassen sich nach Angaben zahlreicher Forscher damit die Herstellungskosten bis in den Bereich Erdöl-basierter Plastikmaterialien absenken.

Neben den genannten biobasierten Kunststoffen gibt es eine ganze Reihe Ansätze, weitere nachwachsende Rohstoffe wie Lignin, Chitin, Casein, Gelatine und weitere Proteine sowie Pflanzenöle (z. B. Rizinusöl) für die Herstellung von biobasierten Kunststoffen zu nutzen. Als Lignin-Kunststoff wurde bereits 1998 Arboform entwickelt und bis heute vertrieben, verwendet wird das Material für Konsumgüter und in der Automobilbranche. Chitosan als Produkt aus Chitinabfällen bei der Garnelenverwertung ist ebenfalls als Ausgangsmaterial für Fasern, Schaumstoffe, Membranen und Folien etabliert. Zudem werden Kunststoffe produziert, die zu einem relativ großen Anteil auf nachwachsenden Rohstoffen basieren wie etwa die biologisch abbaubaren Kunststoffe Ecovio von BASF mit 45 % PLA-Anteil und das Polytrimethylenterephthalat (PTT) von DuPont.

In jüngerer Zeit verfolgen einige Unternehmen die Strategie, die fossile Rohstoffbasis etablierter Standardthermoplaste durch eine erneuerbare Rohstoffbasis zu ersetzen; Beispiele hierfür sind Bio- PE und Bio- PP auf Basis von Zuckerrohr in Brasilien. In der Forschung sind zudem Bioraffinerien, die ebenfalls auf der Basis von Biopolymeren wie Zucker, Stärke oder Lignocellulose mit Hilfe von Weißer Biotechnologie Plattformchemikalien für die chemische Industrie herstellen sollen.

Aktuelle wissenschaftliche Forschungen und Entwicklungen zielen zudem darauf ab, Kunststoffe aus Agrarreststoffen und Nebenprodukten herzustellen.

Der Begriff „biobasierter Kunststoff" ist nicht geschützt, daher gibt es auch keinen gesetzlichen Mindestanteil, der für die Verwendung des Begriffs nötig ist. Jedoch gibt es zwei verschiedene freiwillige Zertifizierungssysteme, bei denen verschiedene Logos vergeben werden, je nach Anteil der Kohlenstoffatome im Produkt, die biologischer Herkunft sind.

Bei der DIN CERTCO-Zertifizierung wird zwischen drei Qualitätsstufen (20-50 %, 50-85 % und >85 %) unterschieden, die jeweils ein eigenes Logo haben, auf dem auch die Stufe angegeben ist. Ab einem organischen Anteil von mindestens 20 % können Produkte - mit Ausnahme von medizinischen, giftigen und Treibstoffprodukten - mit dem DIN-Geprüft-Logo zertifiziert werden.

Bei der Vincotte-Zertifizierung gibt es vier verschiedene Logos, bei denen die Anzahl der Sterne Rückschluss auf den Anteil biobasierter Kohlenstoffatome zulässt. Die Abstufungen sind 20-40 % (ein Stern), 40-60 % (zwei Sterne), 60-80 % (drei Sterne) und 80-100 % (vier Sterne).

Ökologische Aspekte

Aus Pflanzen gewonnene biobasierte Kunststoffe setzen beim Abbau oder bei einer energetischen Nutzung nur so viel CO ₂ frei, wie sie während der Wachstumsphase aufgenommen haben. Damit haben sie was die CO ₂-Emission basierend auf die Rohstoffe angeht einen Vorteil gegenüber Kunststoffen petrochemischer Basis. Dennoch sind biobasierte Kunststoffe nicht CO ₂ neutral, da der Transport und die Herstellung Emissionen verursachen. Insgesamt gibt es zu wenige Daten zu Umwelteinflüssen und sozio-ökonomischen Einflüssen um konventionelle und biobasierte Kunststoffe diesbezüglich umfassend zu vergleichen. Vorhandene Daten sind aufgrund verschiedener Messmethoden außerdem nur bedingt vergleichbar. Lediglich bezogen auf das Treibhauspotential liegen genügend Daten vor, die einigermaßen vergleichbar sind, und einen Vorteil von biobasierten Kunststoffen gegenüber konventionellen Kunststoffen aufzeigen. Einzelne Studien zeigen, dass petrochemische Kunststoffe dafür Vorteile bei den Faktoren Eutrophierungspotential und Bodenversauerung haben.

Standardkunststoffe werden heute überwiegend aus Erdöl hergestellt, weniger oft aus Erdgas oder anderen Rohstoffen. Der Preis für Rohöl hat daher direkte Auswirkungen auf den Preis für Kunststoffe. Faktoren, die diesen Preis steigen lassen, sind vor allem der weltweit steigende Energie- und Rohstoffbedarf und politische Konflikte in den Förderländern. Das besonders in den USA verbreitete Fracking vergrößert dagegen das Angebot fossiler Rohstoffe und senkt daher deren Preis. Bislang können Biokunststoffe preislich noch kaum mit konventionellen Kunststoffen konkurrieren. Trotzdem nimmt ihr Marktanteil stark zu. Ein Grund dafür ist das wachsende Umweltbewusstsein bei Industrie und Endverbrauchern, die zum Beispiel für Bio-Lebensmittel auch entsprechende Verpackungen wünschen.

2018 lag die Produktionskapazität von biobasierten und teil-biobasierten Kunststoffen insgesamt ca. 19 Millionen Tonnen und damit bei knapp 6 % an der Produktionskapazität aller Kunststoffe. Bis 2023 wird mit einem Wachstum auf einen Anteil von 10 % gerechnet. Besonders stark wächst der Markt der biobasierten New Economy-Kunststoffe, welcher 2018 2,27 Millionen Tonnen umfasste. Dabei waren knapp 40 % der biobasierten New Economy-Kunststoffe zudem biologisch abbaubar.

Hans-Josef Endres, Andrea Siebert-Raths: Technische Biopolymere. Hanser-Verlag, München 2009, ISBN 978-3-446-41683-3.

Michael Thielen: Biokunststoffe: Grundlagen. Anwendungen. Märkte. Polymedia Publisher GmbH, Mönchengladbach, 2020, 3. überarbeitete Auflage, ISBN 978-3-9814981-3-4

Jürgen Lörcks: Biokunststoffe. Pflanzen - Rohstoffe, Produkte. Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V., Gülzow 2005. (PDF-Download)

P. Eyerer, P. Elsner, T. Hirth (Hrsg.): Die Kunststoffe und ihre Eigenschaften. 6. Auflage. Springer Verlag, Heidelberg 2005, ISBN 3-540-21410-0, S. 1443-1482.

Jörg Müssig, Michael Carus: Bio-Polymerwerkstoffe sowie holz- und naturfaserverstärkte Kunststoffe. In: Marktanalyse Nachwachsende Rohstoffe Teil II. Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V., Gülzow 2007. (PDF-Download)

Biologische Abbaubarkeit und Kompostierbarkeit ( vom 29. Mai 2017 im Internet Archive)

Was sind Biokunststoffe? (PDF; 1,25 MB), auf petroplast.ch, abgerufen am 22. März 2017.

bioplastics magazine - Fachzeitschrift ausschließlich zum Themenkomplex Biokunststoffe (nur in engl. verfügbar).

European Bioplastics - Verband, Informationen über Biokunststoffe, Kompostierbare Kunststoffe und Marktsituation.

Biokunststoffe - Nachwachsende Rohstoffe auf neuen Wegen - Informationsvideo zum Thema „Biokunststoff".

Biokunststoff ist für die Kompostierung nutzlos - Biokunststoff gehört in den Restmüll.

plasticker - biokunststoffe - Informationsportal, ausgewählte Artikel zum Thema Biokunststoffe.

Umweltbundesamt, Untersuchung der Umweltwirkungen von Verpackungen aus biologisch abbaubaren Kunststoffen (PDF; 3,1 MB), auf umweltbundesamt.de, 2012.

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3. Hans-Josef Endres & Andrea Siebert-Raths: Technische Biopolymere - Rahmenbedingungen, Marktsituation, Herstellung, Aufbau und Eigenschaften. Hanser Verlag, München 2009, ISBN 978-3-446-41683-3, S.6.

4. Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR): 10 Punkte zu biobasierten Kunststoffen. 2018, abgerufen am 23. September 2019.

5. Neus Escobar, Salwa Haddad, Jan Börner, Wolfgang Britz: Land use mediated GHG emissions and spillovers from increased consumption of bioplastics. In: Environmental Research Letters. 13, 2018, S. 125005, doi:10.1088/1748-9326/aaeafb.

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8. Zukunftsmarkt Biokunststoffe (PDF; 563 kB), auf umweltdaten.de

9. Veronika Szentpétery: Natürlich künstlich. Technology Review September 2007, S. 89-90.

10. Sven Jacobsen, 2000: Darstellung von Polylactiden mittels reaktiver Extrusion. Dissertation, Universität Stuttgart, S. 16. ( PDF online verfügbar ( vom 4. März 2016 im Internet Archive))

11. Chris Smith: Natureworks PLA capacity is 70,000tpa. prw.com vom 10. Dezember 2007.

12. Pressemitteilung der Firma Uhde Inventa-Fischer 1. Dezember 2011, aufgerufen am 30. März 2012.

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14. PE-HD biobasiert auf materialarchiv.ch, abgerufen am 22. März 2017.

15. Birgit Kamm: Das Konzept der Bioraffinerie - Produktion von Plattformchemikalien und Materialien. In: Brickwede, Erb, Hempel, Schwake: Nachhaltigkeit in der Chemie. 13. Internationale Sommerakademie St. Marienthal. Erich Schmidt Verlag, Berlin 2008.

16. Hans-Josef Endres, Maren Kohl & Hannah Berendes: Biobasierte Kunststoffe und biobasierte Verbundwerkstoffe. In: Marktanalyse nachwachsende Rohstoffe (= Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. [Hrsg.]: Schriftenreihe nachwachsende Rohstoffe. Band34). 2014, Kap.5, S.206-208 (fnr.de [PDF]).

17. Oliver Türk: Stoffliche Nutzung nachwachsender Rohstoffe. 1. Auflage. Springer Vieweg, Wiesbaden 2014, ISBN 978-3-8348-1763-1, S.431-438.

18. Sebastian Spierling, Eva Knüpffer, Hannah Behnsen, Marina Mudersbach, Hannes Krieg, Sally Springer, Stefan Albrecht, Christoph Herrmann & Hans-Josef Endres: Bio-based plastics - A review of environmental, social and economic impact assessments. In: Journal of Cleaner Production. Band185, 2018, S.476-491, doi:10.1016/j.jclepro.2018.03.014.

19. Stefan Albrecht, Hans-Josef Endres, Eva Knüpffer & Sebastian Spierling: Biokunststoffe - quo vadis? In: UmweltWirtschaftsForum (uwf). Band24, 2016, S.55-62, doi:10.1007/s00550-016-0390-y.

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Als bio-basierte Kunststoffe (englisch bio-based plastics; auch „technische Biopolymere") werden Kunststoffe bezeichnet, die auf Basis nachwachsender Rohstoffe erzeugt werden. Davon zu unterscheiden sind biologisch abbaubare Kunststoffe, denn biogene Herkunft und biologische Abbaubarkeit gehen nicht zwangsläufig miteinander einher. Oft werden biobasierte Kunststoffe als Biokunststoffe oder Bioplastik bezeichnet.

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The second edition of the Global Chemicals Outlook

The Global Chemicals Outlook II - From Legacies to Innovative Solutions: Implementing the 2030 Agenda for Sustainable Development, mandated by the UN Environment Assembly in 2016, seeks to alert policymakers and other stakeholders to the critical role of the sound management of chemicals and waste in sustainable development. It takes stock of global trends as well as progress made and gaps in achieving the global goal to minimize the adverse impacts from chemicals and waste by 2020.

The full Global Chemicals Outlook II was launched electronically on 29 April 2019 in Geneva, Switzerland, at a side event at the meetings of the conferences of the Parties to the Basel, Rotterdam and Stockholm conventions. The Synthesis Report was launched on 11 March 2019 at the fourth session of the UN Environment Assembly. A shorter Summary for Policymakers was tabled as working document of the fourth session of the UN Environment Assembly and is available in all six UN languages.

The Global Chemicals Outlook II finds that the global goal to minimize adverse impacts of chemicals and waste will not be achieved by 2020. Solutions exist, but more ambitious worldwide action by all stakeholders is urgently required.

The Global Chemicals Outlook II consists of the following parts:

To access the figures featured in the Global Chemicals Outlook II click here >>

Process and mandate for the Global Chemicals Outlook II

The Global Chemicals Outlook II has been prepared over the past three years through a process involving more than 400 scientists and experts around the world under the guidance of the Steering Committee of the Global Chemicals Outlook II with participation from all regions and a wide range of stakeholders. The report has been developed in response to Governing Council decision 27/12, adopted in 2013, and United Nations Environment Assembly resolution 2/7, adopted in 2016.

Press Articles on the Global Chemicals Outlook II

China: UNEP calls for urgent action to tackle chemical pollution - Xinhua News Agency, 11.03.2019

Urgent action is needed to tackle global chemical pollution as countries are yet to meet the internationally agreed goal to minimize the adverse impacts of chemicals and waste by 2020, said a United Nations Environment Programme (UNEP) report released on Monday. Read more >>

Spain: Presentan en Nairobi un informe sobre químicos clave para reducir su impacto - Agencia EFE Verde, 11.03.2019

El uso de productos químicos se ha duplicado en los últimos años y seguirá en aumento, siendo Asia y África los más afectados por una industria que genera anualmente 5 billones de dólares de beneficios pero que serían incalculables si se actúa para minimizar su impacto, señalaron este lunes expertos en Kenia. Read more >>

United Kingdom: Surge in chemical use 'a threat to health and environment' - The Guardian, 12.03.2019

Sales of synthetic chemicals will double over the next 12 years with alarming implications for health and the environment, according to a global study that highlights government failures to rein in the industry behind plastics, pesticides and cosmetics. Read more >>

United Kingdom: Global goal for chemicals won't be achieved, says UN report - Chemical Watch, 12.03.2019

The global goal to minimise adverse impacts of chemicals and waste will not be achieved by 2020, according to a major UN report. The 2020 goal was set out in 2006 under the UN's global non-binding chemicals programme, the Strategic Approach to International Chemicals Management (SAICM). Read more >>

France: UN calls for waste clampdown at key summit - RFI Africa, 13.03.2019

The United Nations has urged world leaders meeting in Nairobi for the body's fourth environment assembly to take concrete action to curb food and plastic waste, amid damning reports highlighting the world's reckless consumption. Read more >>

Kenya: World must quickly act decisively on pollution - Daily Nation, 13.03.2019

Environmental threats posed by chemical products require a collective global campaign, especially by the industrialised North. It is emerging that the production of chemicals is growing fast and, unless checked, will double in the next decade and create worse challenges. Read more >>

Australia: Urgent action required to tackle chemical pollution - eWater Systems, 18.03.2019

Countries will not meet the internationally agreed goal to minimize the adverse impacts of chemicals and waste by 2020, meaning that urgent action is required to reduce further damage to human health and economies, according to a UN report released earlier this month. Read more >>

For more press coverage on the Global Chemicals Outlook II please follow this link

The first edition of the Global Chemicals Outlook

The Global Chemicals Outlook: Towards Sound Management of Chemicals was published in February 2013 and assembled scientific, technical and socio-economic information on the sound management of chemicals.

It covered trends and indicators for chemical production, transport, use and disposal, and associated health and environmental impacts; economic implications of these trends, including costs of inaction and benefits of action; and instruments and approaches for sound management of chemicals. Decision 27/12, adopted by the Governing Council of the United Nations Environment Programme in 2013, recognized the significance of the findings of the Global Chemicals Outlook. Synthesis Report for Decision-Makers

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The second edition of the Global Chemicals Outlook https://youtu.be/Fhn9rwAel58 The Global Chemicals Outlook II - From Legacies to Innovative Solutions: Implementing the 2030 Agenda for Sustainable Development, mandated by the UN Environment Assembly in 2016, seeks to alert policymakers and other stakeholders to the critical role of the sound management of chemicals and waste in sustainable development.

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Biologisch abbaubare Kunststoffe oder bioabbaubare Kunststoffe bestehen aus Polymeren, die durch Mikroorganismen wie Pilze oder Bakterien, mittels Enzymen unter bestimmten Bedingungen zersetzt werden können. Genaueres wird in verschiedenen Normen definiert. Der Abbau erfolgt im Wesentlichen durch Oxidations- und Hydrolyseprozesse zu den Spaltprodukten Wasser, Kohlendioxid oder Methan und Biomasse. Biologisch abbaubare Kunststoffe sind nicht mit biobasierten Kunststoffen zu verwechseln.

Biobasierte Kunststoffe

Gelegentlich werden biologisch abbaubare Kunststoffe als Biokunststoffe oder Bioplastik bezeichnet. Diese Begriffe sind allerdings missverständlich und bezeichnen - je nach Definition - auch oder nur Kunststoffe, die aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt sind (auch biobasierte Kunststoffe).

Aufgrund der Missverständlichkeit sollten die Begriffe Biokunststoff und Bioplastik nicht verwendet werden.

Biologische Abbaubarkeit ist eine Eigenschaft, die sowohl biobasierte Kunststoffe (z. B. PLA), als auch Kunststoffe petrochemischen Ursprungs (z. B. PCL) besitzen können. Im Gegenzug gibt es auch biobasierte Kunststoffe, die nicht biologisch abbaubar sind (z. B. CA).

Der Begriff „biologisch abbaubar" ist deutlich abzugrenzen von in der Verpackungsindustrie genutzten Polyolefinfolien (v. a. PE), die als „oxo-biologisch abbaubar" oder „oxo-abbaubar" deklariert sind. „ Oxo-abbaubare" Additive bestehen meist aus Metallionen ( Kobalt, Mangan, Eisen, Zink) welche die Oxidation und den Kettenabbau in Kunststoffen, besonders unter Wärme, Luft und Sauerstoff beschleunigen. Ergebnisse dieses Kettenabbaus sind sehr kleine, kaum sichtbare Kettenfragmente, welche nicht biologisch abgebaut werden (keiner der Additivhersteller hat bislang Daten bereitstellen können), allerdings durch die Nahrungskette wandern. Hersteller dieser Additive beziehen sich gelegentlich auf eine ASTM-Prüfrichtlinie, welche jedoch keinerlei Grenzwerte beinhaltet, noch die Erreichung eines Zertifikates ermöglicht.

Im Körper abbaubare Materialien

Im engeren Sinne (v. a. im Bereich der Biomedizin) als bioabbaubar werden Materialien bezeichnet, die im Körper durch Macrophagen, Enzyme oder Hydrolyse innerhalb von Tagen bis wenigen Jahren abgebaut werden. Hierunter fallen v. a. biogene Polymere wie Kollagen, Fibrin oder Hyaluronsäure, aber auch Polymilchsäure (Polylactid), Polyhydroxyessigsäure und Polycaprolacton.

Biologisch abbaubare Kunststoffe können in vielen alltäglichen und speziellen Bereichen eingesetzt werden. Sie werden oft in Verpackungen und im Cateringbereich zum Beispiel in Form von Einwegbesteck statt konventionellem Plastik verwendet und dann oft als vermeintlich umweltfreundlich beworben.

Im medizinischen Bereich können biologisch abbaubare Kunststoffe beispielsweise zur kontrollierten Freisetzung von Medikamenten oder Impfstoffen im Körper genutzt werden. Daneben werden sie auch als Gerüst für die Gewebezüchtung und für resorbierbare Fäden bei Operationen eingesetzt. Im Gesundheitsbereich (Medizin und Pharmazie) gibt es daneben noch zahlreiche weitere Anwendungen.

Im landwirtschaftlichen Bereich werden Mulchfolien aus biologisch abbaubaren Kunststoffen angeboten. Der Vorteil ist, dass diese untergepflügt werden können und dann im Boden zersetzt werden.

Auf europäischer Ebene erfolgt die Regelung der Richtlinien für bioabbaubare Kunststoffe in der europäischen Norm EN 13432. Die Norm fordert die folgenden Standards, damit ein Kunststoff als vollständig kompostierbar gilt:

Chemische Analyse: Darlegung aller Inhaltsstoffe und Überprüfung der Grenzwerte für Schwermetalle.

Abbaubarkeit in wässrigen Medien: 90 % des organischen Materials müssen in 6 Monaten in CO₂ umgewandelt werden.

Kompostierung: Nach 12 Wochen Kompostierung dürfen nicht mehr als 10 % Rückstände bezogen auf die Originalmasse in einem 2 mm Sieb zurückbleiben.

Praktische Prüfung der technischen Kompostierbarkeit: Es darf keine negativen Einwirkungen auf den Kompostierungsprozess geben.

Ökotoxizität: Untersuchung der Wirkung des Komposts auf Pflanzen (Wachstum und Ökotoxizität).

Insbesondere ist zu beachten, dass nur industrielle Kompostierbarkeit gefordert wird. Durch Eigenkompostierung werden auch als 100 Prozent kompostierbar bezeichnete Produkte, wie einige Einkaufstüten, nicht unbedingt vollständig abgebaut. Außerdem werden sie wegen der biologischen Abbaubarkeit nicht zwangsläufig kompostiert, sondern eventuell auch in industriellen Anlagen aussortiert.

Die Zertifizierung wird in Zusammenarbeit mit dem Branchenverband European Bioplastics auf nationaler Ebene geregelt.

Deutsche Regelungen

Wichtige deutsche Regelungen, die biologisch abbaubare Kunststoffe betreffen sind das Verpackungsgesetz und die Bioabfallverordnung.

Im Allgemeinen dürfen bioabbaubare Kunststoffe nicht im Biomüll entsorgt werden, sondern müssen in der gelben Tonne entsorgt werden. Lediglich Sammelbeutel, die biologisch abbaubar nach der Norm EN 14995 oder EN 13432 und überwiegend biobasiert sind, dürfen dort entsorgt werden, falls der örtliche Entsorger dies nicht verbietet. In vielen Fällen untersagen die Entsorger dies allerdings, da die Kompostierung ihnen zu lange dauert.

In Deutschland können bioabbaubare Kunststoffe durch ein von der Zertifizierungsgesellschaft DIN CERTO vergebenes Kompostierbarkeitszeichen markiert werden.

Amerikanische Regelungen

In den USA erfolgt die Regelung der bioabbaubaren Kunststoffe vor allem über die ASTM-Norm 6400. Um Produkte als kompostierbar zu kennzeichnen, müssen 60 % des Kunststoffs innerhalb von 180 Tagen abgebaut werden.

Die Zertifizierung erfolgt durch das Biodegradable Products Institute.

Allgemein anerkannt sind die OECD-Testverfahren, die auch im Rahmen der Chemikalienzulassung verwendet werden. Für die Klassifizierung als biologisch abbaubarer Kunststoff wird auch die Kompostierbarkeit untersucht.

Die Tests der OECD-Testserie 301 (A-F) weisen einen raschen und vollständigen biologischen Abbau nach.

Leichte biologische Abbaubarkeit einen schnellen und einigermaßen vollständigen Abbau einer Prüfsubstanz in einem aquatischen Milieu unter aeroben Bedingungen. Unterschiedliche Testmethoden stehen für gut oder schlecht lösliche sowie für flüchtige Substanzen zur Verfügung.

Kohlendioxid-Entwicklungstest (OECD 301 B): Das durch den biologischen Abbau der Prüfsubstanz entstehende Kohlendioxid wird regelmäßig über 28 Tage analysiert und ist Indikator für den biologischen Abbau. Dieser sog. Sturm-Test wird für die Untersuchung schlecht wasserlöslicher Chemikalien verwendet.

Geschlossener Flaschentest (OECD 301 D): Die biologische Abbaubarkeit der Prüfsubstanz wird bestimmt, indem in regelmäßigen Intervallen über einen Zeitraum von 28 Tagen der Verbrauch von gelöstem Sauerstoff ermittelt wird. Dieser Test wird für flüchtige Chemikalien verwendet.

Modifizierter OECD-Screening-Test (OECD 301 E): Die biologische Abbaubarkeit der Prüfsubstanz wird über die Messung des Dissolved Organic Carbon (= gelöster organischer Kohlenstoff) über einen Zeitraum von 28 Tagen ermittelt. Dieser Test wird bei ausreichend wasserlöslichen Chemikalien angewendet.

Die Tests der OECD-Testserie 302 (A-C) weisen eine zwar eingeschränkte, grundsätzlich aber doch mögliche biologischen Abbaubarkeit der untersuchten Chemikalie nach. Substanzen, die solche Tests bestehen, gelten als grundsätzlich oder inhärent biologisch abbaubar.

Der Zahn-Wellens-EMPA-Test (OECD 302 B) untersucht die aerobe biologische Abbaubarkeit der Prüfsubstanz und gibt das Ergebnis über die Abnahme des chemischen Sauerstoffbedarfs oder des Dissolved Organic Carbon an. Es handelt sich um den meistverwendeten Test für die Untersuchung der inhärenten Abbaubarkeit. Er liefert zusätzlich Informationen über das Adsorptionsverhalten des untersuchten Stoffs.

Das deutsche Umweltbundesamt (UBA) steht biologisch abbaubaren Kunststoffen aus fossilen Quellen gänzlich ablehnend gegenüber und biobasierten biologisch abbaubaren Kunststoffen zurückhaltend bis ablehnend gegenüber. Es ist der Auffassung, dass es keine nachgewiesenen Umweltvorteile durch biologisch abbaubare Kunststoffe gebe und das Bewerben solcher Kunststoffe als umweltfreundlich unterbleiben solle, bis es Beweise dafür gebe. Weiterhin wird angeführt, dass die mehrfache Nutzung und das Recycling von stabileren Produkten ökologische Vorteile gegenüber abbaubaren Kunststoffen habe. Auch die Eignung für Lebensmittelkontakt wird kritisch gesehen, da befürchtet wird, dass die abbauenden Mikroorganismen zu Kontamination der Lebensmittel führen.

Da lediglich die Kompostierbarkeit unter speziellen Bedingungen getestet und zertifiziert wird, wird angezweifelt, inwieweit biologisch abbaubare Kunststoffe überhaupt sinnvoll im Bezug auf die Vermüllungsproblematik - insbesondere der Meere - sind.

Ein weiterer Kritikpunkt ist, dass bei einer angestrebten Kompostierung die chemische Energie in den Stoffen nicht sinnvoll genutzt werde, anders als beispielsweise bei der Müllverbrennung.

Es wird befürchtet, dass die biologische Abbaubarkeit von Kunststoffen dazu führt, dass Verbraucher diese weniger verantwortungsvoll handhaben und eher wegwerfen. Die Vermutung konnte in einer Untersuchung bestätigt werden.

Hans-Josef Endres, Andrea Siebert-Raths: Technische Biopolymere. Hanser-Verlag, München 2009, ISBN 978-3-446-41683-3.

G. Maier: Polymerwerkstoffe, 1. Einführung. In: Erich Wintermantel, Suk-Woo Ha: Medizintechnik mit biokompatiblen Werkstoffen und Verfahren. 2. Auflage. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York 2002, ISBN 3-540-41261-1.

Erich Wintermantel, Suk-Woo Ha: Biokompatible Werkstoffe und Bauweisen. 2. Auflage. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York 1998, ISBN 3-540-64656-6.

1. ↑ Christian Bonten: a Kunststofftechnik: Einführung und Grundlagen. 2. aktualisierte Auflage. Hanse Verlag, 2016, ISBN 978-3-446-44917-6, S.465-477.b

2. Hans-Josef Endres & Andrea Siebert-Raths: ↑ Technische Biopolymere - Rahmenbedingungen, Marktsituation, Herstellung, Aufbau und Eigenschaften. Hanser Verlag, München 2009, ISBN 978-3-446-41683-3, Kap.3, S.49-89.

3. Hans-Josef Endres & Andrea Siebert-Raths: ↑ Technische Biopolymere - Rahmenbedingungen, Marktsituation, Herstellung, Aufbau und Eigenschaften. Hanser Verlag, München 2009, ISBN 978-3-446-41683-3, S.6.

4. Stichwort ↑ Biokunststoff In: Brockhaus Enzyklopädie online, abgerufen am 8. August 2008.

5. Hans-Josef Endres, Andrea Siebert-Raths: ↑ Technische Biopolymere. Hanser-Verlag, München 2009; ISBN 978-3-446-41683-3, S. 28-29.

6. European Bioplastics: ↑ Position paper: Oxo-biodegradable Plastics (Memento des Originals vom 22. Oktober 2015 im Internet Archive) Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis., 2009, abgerufen am 24. September 2009.

7. N.N. ↑ Position Paper on Oxo-degradable Plastics FKuR Kunststoff GmbH, 2008.

8. ↑ a b c

9. Tejas V. Shah & Dilip V. Vasava: ↑ A glimpse of biodegradable polymers and their biomedical applications. In: e-Polymers. Band19, Nr.1, 2019, S.385-410, doi:10.1515/epoly-2019-0041.

10. Frankfurter Rundschau: ↑ Doch nicht kompostierbar? Der Schwindel mit den Bio-Tüten, vom 11. April 2012, abgerufen am 11. Juni 2013.

11. Oliver Türk: ↑ Stoffliche Nutzung nachwachsender Rohstoffe. 1. Auflage. Springer Vieweg, Wiesbaden 2014, ISBN 978-3-8348-1763-1, S.61-66.

12. ↑ Arno Behr & Thomas Seidensticker: a Einführung in die Chemie nachwachsender Rohstoffe - Vorkommen, Konversion, Verwendung. Springer Spektrum, 2018, ISBN 978-3-662-55254-4, S.317-335.b

13. Tobias P. Haider, Carolin Völker, Johanna Kramm, Katharina Landfester & Frederik R. Wurm: ↑ Kunststoffe der Zukunft? Der Einfluss von bioabbaubaren Polymeren auf Umwelt und Gesellschaft. In: Angewandte Chemie. Band131, 2018, S.50-63, doi:10.1002/ange.201805766.

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Biologisch abbaubare Kunststoffe oder bioabbaubare Kunststoffe bestehen aus Polymeren, die durch Mikroorganismen wie Pilze oder Bakterien, mittels Enzymen unter bestimmten Bedingungen zersetzt werden können. Genaueres wird in verschiedenen Normen definiert. Der Abbau erfolgt im Wesentlichen durch Oxidations- und Hydrolyseprozesse zu den Spaltprodukten Wasser, Kohlendioxid oder Methan und Biomasse.

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The UHU initiative for a sustainable world

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What are bioplastics? Bioplastics are a large family of different materials Bioplastics are not just one single material. They comprise of a whole family of materials with different properties and applications. According to European Bioplastics, a plastic material is defined as a bioplastic if it is either biobased, biodegradable,

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Institut für Didaktik der Naturwissenschaften

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Übungen im Experimentalvortrag für Studierende des Lehramts an der Philipps-Universität Marburg; verschiedene Experimente zu biologisch abbaubaren Kunststoffen

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Etwa ein Drittel der Kunststoffe in Europa sind bereits bio. Tendenz steigend. Doch wie bei vielen Bioprodukten müssen die Verbraucher auch hier aufs Kleingedruckte achten.

"Bioplastik ist kein neues Konzept", sagt Ramón Català, der am Institut für Lebensmitteltechnologie und Agrochemie in Valencia an neuen Kunststoffen forscht. "Die Haut vieler Supermarkt-Würste wird schon lange aus Plastik hergestellt, das sich im Magen und in der Umwelt schnell zersetzt".

Bioplastik sei biologisch abbaubar, sagt der Forscher. Das gelte jedoch nicht für jedes Bioplastik, das es heute auf dem Markt gibt.

Wenn etwas als Biokunststoff bezeichnet wird, bedeutet das zunächst nur: In der Produktion wurden Ressourcen verwendet, die nachwachsen. Zuckerrohr zum Beispiel, Soja oder Mais. "Die chemische Struktur unterscheidet sich aber nicht unbedingt von herkömmlichem Kunststoff aus Erdöl oder Erdgas", sagt Català.

Wenn ein Biokunststoff einen Molekülaufbau wie seine herkömmlichen Pendants besitze, sei dieser auch ähnlich schwer zu entsorgen. Das gelte für mehr als die Hälfte der Biokunststoffe, die heute erzeugt werden.

Den kleinen, aber feinen Unterschied macht die Formulierung "biologisch abbaubar". Doch selbst diese abbaubaren Kunststoffe sind mit Vorsicht zu genießen: So bewarben Supermarktketten ihre Bioplastiktüten bis vor kurzem damit, dass diese "100 Prozent kompostierbar" seien. Ein Keimling war daneben abgebildet. Das Siegel suggerierte dem Verbraucher: Diese Tragetasche ist wirklich biologisch abbaubar.

Was aber nicht auf der Tüte stand: Die Tüte muss sich in Kompostieranlagen innerhalb von zwölf Wochen nur zu 90 Prozent zersetzen, um dieses Siegel zu erhalten. Dieses Ziel wird oft nicht erreicht. "In großtechnischen Anlagen sind die Zeiten deutlich kürzer. Die Plastiktüten bauen sich nicht vollständig ab", sagt Franziska Krüger, Expertin für Kunststoffverwertung vom Umweltbundesamt.

Es blieben kleine Schnipsel über, die auch sichtbar seien. In den Kompostieranlagen seien die Biotüten unbeliebt, da sie den Wert des Komposts senken. Und auf den Kompost im Garten dürften die Biotüten nicht, weil hier die nötigen Temperaturbedingungen nicht gegeben seien.

"Selbst wenn sich die Bioplastiktüten vollständig zersetzen, haben sie keinen ökologischen Mehrwert", betont Krüger. Das Plastik zerfalle überwiegend zu Wasser und Kohlendioxid und liefere keine Nährstoffe für den Kompost. "Es macht tatsächlich mehr Sinn, die Biotragetaschen in Müllverbrennungsanlagen energetisch zu verwerten und die Wärmeenergie zu nutzen", sagt sie.

Die Norm des Keimling-Zertifikats fordere zudem auch nicht, dass der Kunststoff ausschließlich aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt wird. Die handelsüblichen Biotaschen bestehen zu mehr als zwei Dritteln aus herkömmlichen Kunststoffen auf Erdölbasis. Nachdem die Deutsche Umwelthilfe mit einer Klage drohte, sehen die Supermarktketten in Deutschland inzwischen davon ab, ihre Tüten mit "100 Prozent biologisch abbaubar" zu bewerben.

"Biologisch abbaubare Einkaufstüten haben keinen Umweltvorteil gegenüber anderen Einwegkunststofftüten", sagt Krüger. Für die Ökobilanz sei die Fähigkeit sich schnell zu zersetzen eher schlecht. Umweltfreundliche Kunststoffe sollten langlebig und recyclebar sein, heißt es seitens des Umweltbundesamts. "Ob die Verbraucher mit einer Mehrwegtragetasche aus Kunststoff oder Jute einkaufen gehen, ist egal. Wichtig ist, dass sie die Tasche möglichst oft benutzen", sagt Krüger.

Wird Plastik häufig wiederverwendet, kann es umweltfreundlicher sein als andere Materialien. Mehrwegflaschen aus PET zeigen so etwa eine bessere Umweltbilanz als Mehrwegflaschen aus Glas. Beide Materialien sind gleichermaßen wiederverwertbar, PET ist aber leichter als Glas. Das senkt den Energieaufwand für den Transport.

Plastik, das biologisch abbaubar ist, scheint nicht die Lösung der Zukunft zu sein. Das spiegeln auch die Prognosen zur weltweiten Kunststoffproduktion wider, die das Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe in Hannover veröffentlicht hat. Der Anteil des kompostierbaren Plastiks soll demnach in den kommenden Jahren kaum steigen.

Die Produktion von Kunststoff aus nachwachsenden Rohstoffen wird in den kommenden drei Jahren hingegen wachsen: von etwa einer Million Tonnen auf fünf Millionen. "Die Ökobilanz spielt in dieser Entwicklung die kleinere Rolle", sagt Ramón Català. Die Unternehmen müssen umdenken, da das Erdöl irgendwann zu Neige geht. Daher suchen sie nach Alternativen, sagt Català.

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Etwa ein Drittel der Kunststoffe in Europa sind bereits bio. Tendenz steigend. Doch wie bei vielen Bioprodukten müssen die Verbraucher auch hier aufs Kleingedruckte achten. "Bioplastik ist kein neues Konzept", sagt Ramón Català, der am Institut für Lebensmitteltechnologie und Agrochemie in Valencia an neuen Kunststoffen forscht.

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In diesem Lernangebot können Sie bis zu 18 Versuche zum Thema „Biokunststoffe für eine nachhaltigere Zukunft". Der Umfang (Anzahl der Versuche) und die thematische Ausrichtung des Schülerlaborbesuches können mit Blick auf die Ihre Klasse, Ihren Kurs oder Ihre Lerngruppe angepasst werden. Das Thema untergliedert sich in 3 Teilthemen, aus denen in Absprache mit Ihnen eine Auswahl getroffen wird. Es hat sich bewährt maximal 12 Versuche in den Besuch einzubauen. Jedes Teilthema besteht aus 3-5 Versuchen, die eine Bandbreite von einfach bis anspruchsvoll abdecken. Die Schwierigkeit der Versuche nimmt hinsichtlich des kognitiven Anspruches sowie der motorischen Fähigkeit von Versuch 1 bis Versuch 5 zu. Die Dauer eines Versuches beträgt 10-30 Minuten. Falls Sie sich für einen Besuch in unserem Schülerlabor entschieden haben, dann können Sie einzelne Teilthemen oder alle Teilthemen auswählen, sowie eine Auswahl hinsichtlich der einzelnen Versuche vornehmen. Es hat sich gezeigt, dass ein Angebot an 10-12 verschiedenen Versuchen für eine Lerngruppe von maximal 30 Schülerinnen und Schülern optimal ist. Gerne sind wir Ihnen bei der Auswahl der Versuche behilflich.

Ausschnitt aus dem Material

Hier können Sie das Material herunterladen ( PDF ).

Jedes Teilthema besitzt 6 Versuche. Das Teilthema 1 beschäftigt sich mit den mechanischen und chemischen Eigenschaften von Kunststoffen . Untersucht werden unter anderem die Bruchfestigkeit und das Schmelzverhalten eines Biokunststoffes. Dichteberechnungen und Verbrennungsreaktionen sind ebenso Bestandteil dieses Teilthemas. Im Teilthema 2 geht es um die Herstellung von Biokunststoffen aus unterschiedlichen Ausgangsstoffen, wie Chitosan (Krabenpanzer), Bananenschalen, Latex, Milch oder Citronensäure, herstellen und ihre Verwendung diskutieren. In Teilthema 3 untersuchen die Versuche die Nutzung und das Recycling von Kunststoffen. Hier geht es unter anderem um die Kompostierung von Biokunststoffen und um das Abbauprodukt. Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über die Versuche (Tabelle 1).

Teilthemen und die dazugehörigen Versuche

Die Experimentiermaterialien zum Thema „sich an Schülerinnen und Schüler mit verschiedenen Leistungsvoraussetzungen, insbesondere aus den Biokunststoffe für eine nachhaltigere Zukunft" richten Jahrgängen 9/10. Aufgrund der Differenzierung der Materialien und der freien Wählbarkeit der Teilthemen bzw. Versuche eignet sich das Material ebenso für die Oberstufe.

Für weitere Informationen nehmen Sie bitte Kontakt mit uns auf.

(entwickelt von Anna-Lena Schmalstieg, Fiona Affeldt, Antje Siol, Silvija Markic und Ingo Eilks)

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Biokunststoffe für eine nachhaltige Zukunft

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In diesem Lernangebot können Sie bis zu 18 Versuche zum Thema „Biokunststoffe für eine nachhaltigere Zukunft". Der Umfang (Anzahl der Versuche) und die thematische Ausrichtung des Schülerlaborbesuches können mit Blick auf die Ihre Klasse, Ihren Kurs oder Ihre Lerngruppe angepasst werden. Das Thema untergliedert sich in 3 Teilthemen, aus denen in Absprache mit Ihnen eine Auswahl getroffen wird.

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Bioökonomie erforschen und mitgestalten

Die Bioökonomie bringt gesellschaftliche Veränderungen mit sich. Forschende untersuchen die sozialen, politischen und wirtschaftswissenschaftlichen Aspekte dieses Wandels und gehen der Frage nach, wie Akteure den Weg in eine biobasierte Wirtschaft mitgestalten können. Auf diesem Portal erhalten Sie Informationen zum Forschungsschwerpunkt Bioökonomie und Gesellschaft.

Schon seit Tausenden von Jahren werden neue Pflanzen gezüchtet. Der Werkzeugkasten der Methoden hat sich über die Jahre stetig erweitert. Auf dieser Webseite erfahren Sie alles Wissenswerte zu diesem Thema - mit Porträts, Dossiers, Filmen & Interviews.

Bioökonomie in Deutschland

Deutschland nimmt bei der Bioökonomie eine internationale Spitzenstellung ein. Als eines der ersten Länder weltweit hat Deutschland Ende 2010 eine auf sechs Jahre angelegte, ressortübergreifende „Nationale Forschungsstrategie BioÖkonomie 2030" veröffentlicht und damit hierzulande erstmals konkrete Weichen für einen biobasierten Wandel von Industrie und Gesellschaft gestellt.

Bioökonomie-Strategien der Bundesländer

Die Bioökonomie spielt in den Bundesländern eine wachsende Rolle. Vielerorts wurden förderale politische Strategien und Fördermaßnahmen entwickelt, die die Bioökonomie-Akteure in den Ländern gezielt unterstützen. Wir geben einen Überblick über die verschiedenen Schwerpunkte der einzelnen Bundesländer.

Aktuelle Veranstaltungen

European Biotech Week 2019

Bioökonomie und moderne Biotechnologien: Ethische, rechtliche und soziale Aspekte? - Klausurwoche Bioökonomie

Chancen und Herausforderungen der rekombinanten industriellen Protein-Produktion

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Die Bioökonomie bringt gesellschaftliche Veränderungen mit sich. Forschende untersuchen die sozialen, politischen und wirtschaftswissenschaftlichen Aspekte dieses Wandels und gehen der Frage nach, wie Akteure den Weg in eine biobasierte Wirtschaft mitgestalten können. Auf diesem Portal erhalten Sie Informationen zum Forschungsschwerpunkt Bioökonomie und Gesellschaft. Schon seit Tausenden von Jahren werden neue Pflanzen gezüchtet.

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Sie soll ressourcenschonender, energieeffizienter und umweltverträglicher sein als bisher. Dabei hat die chemische Industrie in Deutschland - die größte in Europa - in den vergangenen 20 Jahren ihren Energiebedarf bereits um rund ein Fünftel gesenkt - dennoch entfallen knapp zehn Prozent des gesamten Energieverbrauchs in Deutschland auf diesen Sektor.

Das Paradoxe: Gerade die energieintensive Chemie-Industrie produziert viele Materialien, die den Privathaushalten beim Energiesparen helfen, beispielsweise Dämmstoffe. Vielleicht ein Anreiz für die Industrie, sich selbst zu sanieren und grüner zu werden?

Wann Chemie sich "grün" nennen darf, beschreiben die 12 Prinzipien des US-amerikanischen Chemikers Paul Anastas - und beinhalten weitaus mehr als nur Energieeffizienz:

Chemiker Paul Anastas

Abfälle sollen vermieden werden oder besser biologisch abbaubar sein, außerdem sollen eingesetzte Reagenzien und Produkte weniger giftig sein.

Was in der Theorie gut klingt, ist in der Praxis nicht so einfach umzusetzen, sagen Forscher. Doch das bringt auch Vorteile:

Das Forschungsfeld der grünen Chemie gilt als besonders kreativ und innovationsträchtig - hier werden nicht nur neue Technologien eingesetzt, sondern Forscher müssen neue Wege entwickeln, um die Ziele der grünen Chemie zu erreichen.

So arbeiten Wissenschaftler beispielsweise daran, Kunststoffe, Farben und Medikamente aus Biomasse herzustellen oder Mikroorganismen chemische Stoffe produzieren zu lassen.

Dabei verwischen zunehmend die Grenzen zu anderen naturwissenschaftlichen Disziplinen: Biologen und Chemiker diskutieren dann miteinander über neue Ideen - wie auch beim Nobelpreisträger-Treffen in Lindau.

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Sie soll ressourcenschonender, energieeffizienter und umweltverträglicher sein als bisher. Dabei hat die chemische Industrie in Deutschland - die größte in Europa - in den vergangenen 20 Jahren ihren Energiebedarf bereits um rund ein Fünftel gesenkt - dennoch entfallen knapp zehn Prozent des gesamten Energieverbrauchs in Deutschland auf diesen Sektor.

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Sonja Jost ist eine der 25 Frauen, derer Erfindungen die Welt verändern. Wir haben sie zum Gespräch getroffen und uns von ihr erklären lassen, was chiralen Katalysatoren sind und warum es Startups in der Chemiebranche besonders schwer haben.
Eine Frau, die die Welt verändert

Es ist gar nicht so einfach, mit Sonja Jost zu sprechen. Die Ingenieurin, deren Gesicht das aktuelle Cover der Business Punk ziert, ist nicht nur sehr beschäftigt, der Weg zu ihrem Arbeitsplatz ist für Nicht-Eingeweihte auch ein reines Labyrinth. DexLeChem, das Chemie-Startup von Sonja Jost, hat seinen Sitz im Wedding, auf dem Gelände der Bayer AG. Das pharmazeutische Unternehmen hat mitten in Berlin eine kleine Stadt errichtet. Rein darf nur, wer angemeldet ist. DexLeChem sitzt in einem kleinen Gebäude im hinteren Teil des Geländes. Sonja Jost hat ihren Kaffee im Thermobecher in der Hand und wartet gut gelaunt am Empfang. „Leute, die zu spät kommen, tun mir einen Gefallen", sagt sie und lacht.

Seit der Gründung von DexLeChem 2013 ist das Leben von Sonja Jost sehr turbulent geworden. Immer wieder gibt sie Interviews, erklärt die Idee des Unternehmens, nimmt Preise entgegen - und das nicht zu knapp. Neben dem 25-Frauen-Award von EDITION F, der in 2017 für die Kategorie „Frauen, deren Erfindungen unsere Zukunft verändern" vergeben wurde, und dem ersten Platz in der Watchlist von Business Punk, gewann DexLeChem auch den Next Economy Award des Deutschen Nachhaltigkeitspreises. Es scheint fast, als habe die Welt auf die Entdeckung von Sonja Jost gewartet. Bis dahin war es allerdings ein langer Weg.

„Eine ganze Industrie stützt sich auf endliche Ressourcen. Ich dachte mir: Das muss auch anders gehen."

Wasser statt Öl

Sonja Jost ist Gründerin und Geschäftsführerin von DexLeChem und versucht mithilfe ihres Teams, der chemischen Katalyse zu mehr Nachhaltigkeit zu verhelfen. Wenn man sie darum bittet, in einem Satz zu erklären, worum genau es bei ihrem Unternehmen geht, fallen viele Begriffen, die einen als Laien eher ratlos zurücklassen. Sonja spricht voller Begeisterung von „homogenen, chiralen Katalysatoren", gespiegelten Varianten in der Molekül-Herstellung und Lösungsmitteltausch. Im Kern geht es darum, den Herstellungsprozess von Feinchemikalien zu revolutionieren. Dieser gründet momentan auf einem erdölbasierten Verfahren. „Das ist nicht nur teuer, sondern auch schlecht für die Umwelt. Eine ganze Industrie stützt sich auf endliche Ressourcen", sagt Sonja Jost. „Ich dachte mir: Das muss auch anders gehen."

Also beginnt sie im Rahmen des Exzellenzclusters UniCat an der TU Berlin zu forschen und entwickelt eine Möglichkeit der Katalyse, bei der statt Erdöl Wasser eingesetzt wird. Außerdem können teure Substanzen, die man für die Herstellung benötigt, mit ihrem Verfahren erstmals wiederverwendet werden. „So können Unternehmen ihre Produktionskosten um bis zu dreißig Prozent senken." Auch wenn Großunternehmen langsam ein Bewusstsein dafür entwickeln, dass Nachhaltigkeit mehr ist, als ein Schlagwort, mit dem sich das Unternehmen schmücken kann, ist das Kostenersparnis eines der Hauptargumente, wenn es darum geht, Unternehmen von der Zusammenarbeit mit DexLeChem zu überzeugen.

Eine schwerfällige Branche

Sonja Jost weiß, wie gut die Argumente für ihr Katalyse-Verfahren sind. Trotzdem war der Weg für sie und DexLeChem nicht immer leicht. Die Chemie-Industrie ist schwerfällig und nicht so innovationsgetrieben wie andere Branchen. „Noch wird das Erdöl nicht knapp. Aber es dauert lange, um neue Prozesse zu erforschen und noch länger, um Unternehmen von einem Wechsel zu überzeugen. Die Umstellung klappt nicht von heute auf morgen." Darum ist Sonja Jost viel unterwegs, hält Vorträge, führt Verhandlungen, erklärt immer wieder das Konzept.

Besonders kurz nach der Gründung von DexLeChem lief es langsam an. Immer wieder wurde das Geld knapp, die Auftragslage war spärlich. Auch die eigene Moral kam ihr ab und zu in die Quere. „Einmal hatten wir ein sehr gutes Angebot von einem Unternehmen, mit dem ich aber aus verschiedenen Gründen nicht zusammenarbeiten wollte. Wir haben hier viel darüber diskutiert, ob wir den Deal eingehen sollten. Ich hätte die Entscheidung, mit dem Unternehmen zu arbeiten, nicht tragen können. Mir ist in solchen Momenten aber sehr wichtig, zwischen mir als Person und dem Unternehmen zu trennen. Wenn die anderen Mitarbeiter auf den Auftrag bestanden hätten, hätte ich meine Position als Geschäftsführerin wohl geräumt, um Platz zu machen. Aber ein Glück konnte ich sie überzeugen", erzählt Sonja Jost.

„Man könnte das vielleicht so machen. Aber wir machen das nicht."

Wer sich einmal mit ihr unterhalten hat, kann sich gut vorstellen, dass es ihr leicht fällt, andere zu überzeugen. Als sie von einer Verhandlung erzählt, wird ihr Blick durchdringend. „Wir konnten uns nicht einigen. Man hat mir geraten, das Angebot doch anzunehmen, schließlich könnten wir das Geld gut gebrauchen. Da habe ich unseren Verhandlungspartner fest angeschaut und gesagt: ‚Man könnte das vielleicht so machen. Aber wir machen das nicht.'" Es ist sicherlich auch ihrer Beharrlichkeit zu verdanken, dass die Unternehmerin heute entspannt auf die Auftragslage schauen kann.

„Es tut sich einiges."

Grüne Chemie?

Bei der Frage, ob man aktuell von einer Chemie-Wende sprechen kann, reagiert Sonja Jost zurückhaltend. Besonders in großen Konzernen sei die Entwicklung meist schleppend. Immerhin: „Es tut sich einiges." Gerade junge Menschen suchen bei ihren Forschungen immer mehr nach nachhaltigen Wegen. Sonja Jost schaut sich bei ihrer Suche nach Auftraggebern auch über die Grenzen Deutschlands hinaus um: das Schweizer Chemie- und Pharmaunternehmen Lonza gehörte zu den ersten großen Kunden von DexLeChem.

In Deutschland sind die Rahmenbedingungen allerdings mitunter schwierig. Die Politik würde der Chemiebranche nicht die nötige Aufmerksamkeit schenken, findet Sonja Jost. „Deutschland ist die drittgrößte Chemie-Nation der Welt. Aber wenn wir uns anschauen, wie zum Beispiel die USA die Forschung unterstützt und Gründungen vorantreibt, muss Deutschland aufpassen, dass es nicht abgehängt wird." Gleichzeitig würde Berlin immer mehr zur Anlaufstelle für junge Forschung werden.

Anlaufstelle für Chemie-Startups

Das liegt auch an Sonja Jost. Startups sind selten in der Chemie, schließlich braucht man mehr als eine gute Idee und einen Laptop: fehlt ein gut ausgestattetes Labor, fällt die Forschung schwer. Ohne die Unterstützung der Hochschulen wäre es vielen jungen Chemikern gar nicht möglich, ihren Forschungen nachzugehen. Außerdem vergehen manchmal Jahre, bis man die ausschlaggebende Entdeckung macht. Eine Voraussetzung, die viele Investoren abschreckt. Daher setzt sich Sonja Jost für die Förderung junger Menschen, den Aufbau eines Netzwerks für Chemie-Startups und ein naturwissenschaftliches Gründerzentrum ein. Sie selbst konnte über Stipendien einige Jahre in den Räumen der TU forschen und lernte beim Studium ihre drei Mitgründer kennen.

Kann man sich als Konsument für eine grünere Chemie in Deutschland einsetzen? Auf jeden Fall, findet sie: „Über Twitter und Facebook kann man sich direkt an Pharmaunternehmen wenden und ganz explizit nachfragen, welche Herstellungsmethoden verwendet werden." So kann man auch als Einzelperson deutlich machen, dass es einem nicht egal ist, wie so lebensnotwendige Produkte wie Medikamente hergestellt werden.

Neugierde als Antriebskraft

Sonja Jost war offensichtlich schon immer jemand, der gerne nachgefragt hat. Als sie sich etwas zu trinken einschenkt, erklärt sie, dass sie sich eine Zeit lang mit der Qualität verschiedener Wasseranbieter auseinandergesetzt hat. „Das hat mich einfach interessiert. Zudem wollte ich nichts für meine Mitarbeiter kaufen, was ich nicht selbst vertreten kann. Dieses hier ist übrigens in der Region das Beste", sagt sie und stellt eine blaue Glasflasche auf den Tisch. Forschergeist eben. Ob sie sich schon immer für Naturwissenschaften interessiert hat? „Ich konnte mich in der Schule für vieles begeistern. Damals lagen mir vor allem Geisteswissenschaften, besonders mochte ich den Geschichtsunterricht. Das hat sich verschoben, als Chemie dazu kam."

In ihrem Abi-Jahrgang war für die meisten Leute übrigens klar, dass sie eine Ausbildung machen würden. Doch schon damals hatte Sonja Jost ihren eigenen Kopf: „Ich hab mir wohl gedacht, dann geh ich erst recht an die Uni." Wir können nur sagen: Zum Glück!

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Grüne Chemie: Es ist nicht egal, wie unsere Medikamente hergestellt werden

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Sonja Jost ist eine der 25 Frauen, derer Erfindungen die Welt verändern. Wir haben sie zum Gespräch getroffen und uns von ihr erklären lassen, was chiralen Katalysatoren sind und warum es Startups in der Chemiebranche besonders schwer haben. Es ist gar nicht so einfach, mit Sonja Jost zu sprechen.

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Grüne Chemie Fünf Startups, die Sie kennen sollten

Algen, Mikroben, Pflanzenreste: Unzählige Startups wollen die Chemiebranche mit neuen Verfahren grüner machen. Wir stellen die fünf spannendsten vor.

Saubere Technologien kommen aus der Solarbranche, der Automobilindustrie, der Abfallwirtschaft. Da ist zum Beispiel Tesla Motors, der junge Autohersteller aus Kalifornien, der Elektroautos sexy macht. Oder der belgische Recycling-Spezialist Umicore, der erst kürzlich zum nachhaltigsten Unternehmen der Welt gekürt wurde. Es gibt unzählige weitere junge Unternehmen, die Erneuerbare Energien bezahlbar und effizient machen. Beleuchtung, Landwirtschaft, Informationstechnik - solche Sachen stehen für den grünen Fortschritt.

Die Liste ließe sich erheblich verlängern. Doch wem würde ausgerechnet die Chemieindustrie einfallen? Sie ist für Umweltskandale bekannt, für Produktionsprozesse, die Unmengen an Energie verbrauchen und die Luft verpesten. Für LKW und Güterzüge, die hochgiftige Substanzen transportieren. 58 Prozent der Deutschen haben ein negatives Bild von der Chemieindustrie, zeigte 2011 eine Studie des Beratungsunternehmens OPC. Im gleichen Jahr, vor der großen Strompreisdiskussion, maßen 99 Prozent der Deutschen in einer Umfrage der Solarenergie „eine besonders hohe Bedeutung für die Zukunft der Energieversorgung in Deutschland" bei.

Für Bruno Rudnik hat das vor allem mit Unwissen zu tun. Er ist Gründer und Chef der auf den Cleantech-Sektor spezialisiterten Unternehmensberatung Sustech Consult und beobachtet die Chemiebranche seit langem. Ihm zufolge wird es gerade die Chemie sein, die einen grünen Umschwung beschleunigt. Denn sie sei nicht nur bei Speichertechnologien, biologisch abbaubaren Kunststoffen und Recycling-Prozessen entscheidender Innovationstreiber. „Chemikalien kommen in fast allen Produktionsprozessen zum Einsatz - wenn die Chemie grüner wird, hat das Effekte auf die gesamte Wirtschaft", sagt Rudnik. So gesehen ist die Chemie vergleichbar mit der Stromproduktion.

„Außerdem sehen wir gerade einige Unternehmen, die völlig neue Konzepte entwickeln", sagt er. „Statt nur an einem Glied der komplexen chemischen Wertschöpfungskette anzusetzen, nehmen sie sich die gesamte vor."

Wir haben nach jungen Chemie-Unternehmen gesucht, die für diese grüne Revolutionen stehen. Dabei wurde schnell klar: Chemie ist nicht mehr nur, wenn es kracht und stinkt. Chemie ist heute, wenn das Gegenteil passiert. Die fünf vielversprechendsten Unternehmen der grünen Chemie stellen wir vor.

Genomatica: Bakterien als ChemiehelferGenomatica aus den USA könnte die Produktion wichtiger Chemikalien umkrempeln. Das Unternehmen hat Verfahren entwickelt, bei denen es mithilfe von Mikroorganismen chemische Zwischenprodukte aus nachwachsenden Rohstoffen, sprich Pflanzen, herstellt. Pilotprojekt ist die Großproduktion von 1,4 Butanediol (BDO), einer geruch- und farblosen Flüssigkeit, die als Zwischenstoff in der Kunstoffproduktion verwendet und auch in der Pharmabranche gebraucht wird. Am Ende landet der Stoff in verschiedenen Arten von Plastik, aber auch in Lösungsmitteln und Garnen. Die Hoffnung des Unternehmens: Mit der Zwischenstoff-Produktion auf erneuerbarer Basis sparen Chemiekonzerne Geld und Chemikalien und werden nachhaltiger.

20 Produktionsprozesse hat Genomatica schon entwickelt und will Lizenzen dafür an große Chemieunternehmen verkaufen. Im Fall von Butanediol könnte das beispielsweise BASF sein, der weltgrößte Hersteller des Stoffes. In diesem Jahr startet Genomatica die Produktion von BDO auf industriellem Niveau. Im Januar gab das Unternehmen bekannt, in fünf Wochen BDO im Wert von rund fünf Millionen Dollar hergestellt und sofort verkauft zu haben. Auf Genomatica wartet allein in diesem Bereich ein vier Milliarden Dollar schwerer Weltmarkt. Schafft der Konzern eine dauerhaft so hohe Produktion, wird das Genomatica-BDO günstiger sein, 60 Prozent weniger Energie verbrauchen und 70 Prozent weniger Treibhausgase ausstoßen als BDO aus Erdgas.

Avantium: Plastik ohne Erdöl Das niederländische Spezialchemie-Unternehmen Avantium hat ein katalytisches Verfahren entwickelt, mit dem es nachwachsende Rohstoffe in eine patentierte Technologieplattform namens "YXY" umwandeln kann. Mit dem Ergebnis lassen sich Polyester ersetzen, die zum Beispiel als Rohstoff für PET-Flaschen dienen. Deshalb hat auch Coca-Cola schon eine strategische Partnerschaft mit Avantium zur Entwicklung der so genannten „Plant Bottle" (siehe Aufmacherbild) geschlossen. Das Ziel: Bald Plastik benutzen zu können, das nicht mehr erdölbasiert ist. So rüsten sich Konzerne wie Coca-Cola mithilfe der Chemie für die Zukunft. Nach Unternehmensangaben sind die Einsparpotenziale des Bioplastiks dabei enorm: Bereits mit der heute verfügbaren Technologie spart Avantium bei der Herstellung mehr als 50 Prozent CO2 gegenüber petrochemischem PET.

LanzaTech: Abgase zu TreibstoffenGlaubt man an die Idee von LanzaTech, könnten ausgerechnet Treibhausgase aus Fabriken der wirtschaftlichste Rohstoff zur Produktion von Treibstoff sein. Davon sind zumindest einige Investoren von den Neuseeländern überzeugt - darunter der malayische Ölkonzern Petronas - die knapp 56 Millionen Dollar in das Startup gesteckt haben.

LanzaTech hat im Darm von Kaninchen eine Mikrobenart entdeckt, die Kohlenmonoxid- und Kohlendioxid-Moleküle frisst, aufspaltet und in Ethanol umwandelt. Gentechnisch veränderte Versionen dieser Bakterien können aus Abgasen beispielsweise Buthanol und Propanol herstellen, die dann als Bausteine in der Treibstoffproduktion dienen. Ende 2012 ging die erste Großproduktion in einer Schanghaier Fabrik des chinesischen Stahlkonzerns Baosteel los - die Mikroorganismen futtern hier ganze 300 Tonnen Abgase pro Jahr.

Elevance: Algenöl auf der HautDas US-Unternehmen Elevance will künftig in der Lage sein, mittels einer sogenannten Metathese-Katalyse Spezialchemikalien beispielsweise für die Kosmetik-, Reinigungsmittel- und Schmierstoffproduktion herzustellen. Dabei nutzt Elevance natürliche Öle aus nachwachsenden Rohstoffen, etwa Sojabohnen, Raps, Palmen oder Algen. Mehrere hundert Millionen Dollar hat das Unternehmen schon eingesammelt, erste Chemiekonzerne meldeten Interesse an. Eine Großproduktion lässt noch auf sich warten.

Beta Renewables: Ölkonkurrenz aus PflanzenabfallBeta Renewables aus Italien hat eine Technologie entwickelt, um kostengünstig Zellulose-Ethanol herzustellen. Als Rohstoffe kommen dabei nicht essbare Energiepflanzen und Holzabfälle infrage, die mit Enzymen vorbehandelt und dann fermentiert werden. Ende 2012 hat das Unternehmen die weltweit erste Großanlage in Betrieb genommen, in der das Verfahren zum Einsatz kommt. Nach eigenen Angaben sind die Ethanole schon ab einem Ölpreis von 70 Dollar pro Barrel konkurrenzfähig zu fossilen Treibstoffen. Und so günstig war Rohöl schon lange nicht mehr.

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Grüne Chemie: Fünf Startups, die Sie kennen sollten

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Algen, Mikroben, Pflanzenreste: Unzählige Startups wollen die Chemiebranche mit neuen Verfahren grüner machen. Wir stellen die fünf spannendsten vor. Saubere Technologien kommen aus der Solarbranche, der Automobilindustrie, der Abfallwirtschaft. Da ist zum Beispiel Tesla Motors, der junge Autohersteller aus Kalifornien, der Elektroautos sexy macht.

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Kulturtermin

Grüne Chemie

Von frischen Lebensmitteln abgesehen, entstammen fast alle Dinge des Alltags einem chemischen Produktionsverfahren. Junge Gründer von der Berliner TU und ihe Professoren arbeiten daran, die Prozesse und Produkte umweltfreundlicher zu gestalten. Wie funktionieren die neuen Verfahren? Wie ökologisch sind die Produkte? Und sind sie kostengünstig herstellbar?

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Grüne Chemie - Kulturtermin | ARD Audiothek

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Von frischen Lebensmitteln abgesehen, entstammen fast alle Dinge des Alltags einem chemischen Produktionsverfahren. Junge Gründer von der Berliner TU und ihe Professoren arbeiten daran, die Prozesse und Produkte umweltfreundlicher zu gestalten. Wie funktionieren die neuen Verfahren? Wie ökologisch sind die Produkte? Und sind sie kostengünstig herstellbar?

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Als Grüne Chemie bezeichnet man die Art von Chemie, die versucht, Umweltverschmutzung einzudämmen, Energie zu sparen und so möglichst umweltverträglich zu produzieren. Gleichzeitig sollen Gefahren der Produktion und des Produkts vermieden werden. Um diese Ziele zu erreichen, sind die Entwicklung und Nutzung neuartiger Techniken notwendig.

Umweltchemie dagegen ist die Chemie, die sich mit der Ausbreitung, Umwandlung und den Wirkungen chemischer Stoffe auf die belebte und unbelebte Umwelt beschäftigtit.

Die Philosophie der grünen Chemie bezieht sich auf alle Bereiche der Chemie, wie die organische Chemie, anorganische Chemie, Biochemie, analytische Chemie und physikalische Chemie und wird somit nicht nur im industriellen Bereich verwirklicht. Das Konzept der Click-Chemie wird oft als eine besonders grüne Art der chemischen Synthese bezeichnet.

Im Jahr 2005 erklärte Ryōji Noyori drei wichtige Entwicklungen für die grüne Chemie: Anwendung von überkritisches Kohlenstoffdioxid als grünes Lösungsmittel, in Wasser gelöstes Wasserstoffperoxid für grüne Oxidationen und der Gebrauch von Wasserstoff für stereoselektive Synthesen. Beispiele für die Umsetzung von grüner Chemie: Oxidationsreaktion mit überkritischem Wasser (Supercritical water oxidation), und lösungsmittelfreie Reaktionen (Dry media reaction).

Eine weitere vielversprechende Tecknik im Bereich der grünen Chemie ist Bioengineering. Zahlreiche wichtige Chemikalien können durch Synthesen in Mikroorganismen hergestellt werden, z.B. Shikimisäure.

Paul Anastas von der Environmental Protection Agency und John C. Warner entwickelten zwölf Grundprinzipien von Green Chemistry:

1. Umweltverschmutzung vermeiden: Chemische Synthesen bzw. Prozesse und Reaktoren so gestalten, dass Verschmutzungen und Verseuchungen vermieden werden.

2. Sicherere chemische Produkte designen: Betonung von effektiven Produkten, die bei gleichem Nutzen weniger giftig sind als vergleichbare Materialien

3. Die Herstellung von weniger gefährlichen Stoffen: die Erstellung und Nutzung von Substanzen, von denen keine Gefahr für Mensch und Umwelt ausgeht.

4. Die intensive Nutzung erneuerbarer Rohstoffe.

5. Nutzung von Katalysatoren anstelle von stöchiometrischen Reagenzien.

6. Die Vermeidung unnötiger Zwischenstufen in chemischen Prozessen

7. Die Maximierung der Atomeffizienz: Synthesen und Reaktionen so gestalten und nutzen, dass keine/wenige Atome oder Moleküle der Ausgangsreagenzien übrig bleiben oder ungewünschte Stoffe entstehen.

8. Anwendung von sicheren Lösungsmitteln und Reaktionsbedingungen; wenn möglich Einsatz von Hilfsstoffen vermeiden.

9. Die Erhöhung der Energieeffizienz: wenn möglich Durchführung von Reaktionen bei Raumtemperatur

10. Die Herstellung von Chemikalien und Produkten, die nach der Nutzung natürlich abgebaut werden können, ohne der Umwelt zu schaden.

11. Echtzeitüberwachung, Kontrolle und Steuerung aller Vorgänge, um Verschmutzung und Verunreinigungen und damit Verschwendung vorzubeugen.

12. Das Risiko für Unfälle minimieren.

Michael Angrick, Klaus Kümmerer, Lothar Meinzer (Hg.): Nachhaltige Chemie : Erfahrungen und Perspektiven Reihe „Ökologie und Wirtschaftsforschung", Band 66, Marburg, Metropolis-Verlag 2006 ISBN 3-89518-565-5.

Bernd Beek, Horst Neidhard, Günter Neumeier, Wolfgang Lohrer: Substitution umweltgefährlicher Stoffe Wissenschaftsmagazin Ökologie 8, 77 - 90, Technische Universität Berlin (1985).

(en) Green Chemistry's Industrial Strategies (ParisTech Review, Dec. 2011)

Ryoji Noyori: Pursuing practical elegance in chemical synthesis, Chemical Communications (14), 1807-1811, 2005 Abstract

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Als Grüne Chemie bezeichnet man die Art von Chemie, die versucht, Umweltverschmutzung einzudämmen, Energie zu sparen und so möglichst umweltverträglich zu produzieren. Gleichzeitig sollen Gefahren der Produktion und des Produkts vermieden werden. Um diese Ziele zu erreichen, sind die Entwicklung und Nutzung neuartiger Techniken notwendig.

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Portal für Organische Chemie
Ein traditionelles Konzept der Prozesschemie ist die Optimierung der Raum-Zeit-Ausbeute. Von unserer gegenwärtigen Lage aus gesehen muss dieser limitierte Ansatz erweitert werden, da z.B. giftige Abfälle natürliche Ressourcen und damit die Lebensgrundlagen zukünftiger Generationen zerstören. Zusätzlich muss berücksichtigt werden, dass einige Rohstoffe der chemischen Industrie auf Erdöl basieren, das keine erneuerbare Ressource darstellt. Somit stellt sich die Frage, welche Alternativen zur Verfügung stehen oder entwickelt werden müssen. Und es muss sichergestellt werden, dass zukünftige Generationen diese Alternativen im gleichen Mass gebrauchen können. Das Konzept der "Nachhaltigkeit" beinhaltet die Erhaltung der Langzeit-Produktivität der Umwelt, so dass auch nachfolgende Generationen auf diesem Planeten leben können. Nachhaltigkeit hat somit umweltbezogene, ökonomische als auch soziale Dimensionen.

Paul Anastas der EPA (Environmental Protection Agency der USA) hat 12 Merkpunkte erarbeitet, wie in der Herstellung von Chemikalien und chemischen Produkten Nachhaltigkeit erzielt werden kann - die "Prinzipien der Grünen Chemie":

1. Vermeidung von Abfällen anstelle deren Entsorgung

2. Atomökonomie und Atomeffizienz

3. Verwendung harmloserer und weniger giftiger Chemikalien

4. Entwicklung von ungefährlichen Produkten

5. Verwendung von ungefährlichen Lösungsmitteln und Hilfsstoffen

6. Bessere Energieeffizienz

7. Bevorzugte Verwendung von erneuerbaren Rohstoffen

8. Kürzere Synthesewege

9. Katalysatoren statt stöchiometrischer Reagenzien

10. Produkte sollen in der Umwelt abbaubar sein

11. Analytische Methoden zur Überwachung der Umweltverschmutzung

12. Von Grund auf sichere Prozesse

Die Umsetzung dieser Prinzipien der Grünen Chemie benötigt auf jeden Fall ein gewisses Mass an Investitionen, da viele der jetzigen, oftmals sehr kostengünstigen, chemischen Prozesse neuentwickelt werden müssen. Aber in Zeiten, in denen Rohstoffe knapp werden (so sind z.B. gewisse Übergangsmetalle nur limitiert erhältlich) und auch die Energiekosten steigen, wird der finanzielle Aufwand für die Neuentwicklung irgendwann wieder eingespielt. Das heisst, die optimierten Prozesse werden in der Zukunft günstiger als die traditionellen Verfahren. Somit kann die Entwicklung von grünen Methoden als eine Zukunftsinvestition gesehen werden, die zudem mithilft, dass die Produktion mit künftigen, gesetzlichen Regelungen konform bleibt.

Ein typischer, chemischer Prozess erzeugt Produkte und Abfälle aus Rohmaterialien wie Edukten, Lösungsmitteln und Reagenzien. Wenn Reagenzien und Lösungsmittel recycliert werden, so sehen die Massenströme bedeutend anders aus:

Die Menge an Abfällen lässt sich also reduzieren, wenn die meisten Reagenzien und Lösungsmittel recyclierbar sind. So könnten z.B. Katalysatoren und Reagenzien wie Säuren und Basen an eine Festphase gebunden, nach simpler Filtration regeneriert und dann wiederverwendet werden. In der grosstechnischen Produkten verbleiben heterogene Katalysatoren stationär, wohingegen Edukt kontinuierlich zugegeben und das Produkt fortlaufend entfernt wird (z.B. durch Destillation).

Die Masseneffizienz chemischer Prozesse lässt sich mit Hilfe des E-Faktors (Englisch: Environmental factor) beurteilen:

Ein idealer E-Faktor von 0 wird nahezu in der Raffinierung von Erdöl erreicht; Faktoren zwischen 1 und 50 sind normal für die Produktion von Feinchemikalien. Typische E-Faktoren für pharmazeutische Produkte liegen zwischen 25 und 100. Achtung: Wasser ist in der Kalkulation nicht berücksichtigt, weil sonst die E-Faktoren bei Extraktionen deutlich vergrössert werden. Allerdings müssen anorganische und organische Rückstände im Wasser berücksichtigt werden. Manchmal ist es einfacher, E-Faktoren von einer anderen Perspektive aus zu berechnen, da die Verluste und exakten Abfallströme oftmals schwer zu beurteilen sind.

Hauptproblem ist aber, dass der E-Faktor die Toxizität der Abfälle nicht berücksichtigt. Ein Korrekturfaktor (ein "Unfreundlichkeits-Faktor" Q) wäre 1, falls die Abfälle keinen Einfluss auf die Umwelt haben; kleiner als 1, falls die Abfälle recyclierbar sind, oder in einem anderen Produkt Verwendung finden; oder grösser als 1, falls die Abfälle gefährlich (toxisch) sind. Solche Diskussionen sind aber bislang eher in einem Frühstadium, weshalb man weiterhin auf unkorrigierte E-Faktoren zurückgreift, um chemische Prozesse quantitativ miteinander zu vergleichen.

Ein weiterer Ansatz, die Effizienz chemischer Reaktionen zu berechnen, ist die sogenannte Atomökonomie oder Atomeffizienz:

Atomeffizienz ist ein rein theoretischer Wert, der weder Lösungsmittel noch tatsächliche Ausbeute umfasst. Eine experimentelle Atomeffizienz kann aber berechnet werden, indem die chemische Ausbeute mit der theoretischen Atomeffizienz multipliziert wird. Trotzdem bleibt auch diese Diskussion eher im quantitativen Rahmen, da auch hier nicht berücksichtigt wird, wie toxisch Produkte und Reagenzien sind. Aber "Atomökonomie" als Begriff kann durchaus zu einer Beschreibung von Reaktionen genutzt werden.

Konkrete Reaktionen zeigen zwei Hauptangriffspunkte, auf die sich "Grüne Chemie" fokussiert: Wahl des Lösungsmittels und die Entwicklung katalysierter Reaktionen. Zum Beispiel konnte die Woodward-Reaktion in der Produktion von Stereoiden dank Entwicklung katalysierter Varianten ersetzt werden. In der ursprünglichen Reaktion ist die grosse Mengen an verwendeten Silbersalzen auch ein ökonomischer Faktor:

Woodward-Reaktion
Upjohn-Dihydroxylierung
Die Silbersalze können durch stöchiometrische Mengen an OsO ₄ ersetzt werden, aber Osmiumtetroxid ist sowohl sehr toxisch als auch kostenintensiv. Erst eine katalysierte Variante mit N-Methylmorpholin- N-Oxid als stöchiometrischem Oxidationsmittel kann als grüne Reaktion angesehen werden:

In einigen neuen Protokollen wird H ₂O ₂ eingesetzt, um das entstehende N-Nethylmorpholin zu reoxidieren, womit auch dieses Reagenz in katalytischen Mengen genutzt werden kann. Mit Blick auf die Atomeffizienz fällt auf, dass H ₂O als stöchiometrisches Nebenprodukt deutlich besser als N-Nethylmorpholin ist. Erwähnenswert ist auch, dass Reaktionssysteme entwickelt wurden, in denen der Osmium-Katalysator an eine feste Matrix gebunden ist, was es ermöglicht, ihn einfacher von den Produkten abzutrennen und wiederzuverwenden. Ein weiterer Vorteil eines solchen Polymer-gebundenen Katalysators ist die Vermeidung toxischer Spuren von Übergangsmetallen - z.B. in pharmazeutischen Produkten.
Bücher
Ein wichtiger Punkt ist aber die Wahl des Lösungsmittels, da hiermit die Hauptkomponente (ca. 90%) von chemischen Reaktionssystemen vorliegt. Chlorierte Lösungsmittel sollten vermieden werden, da viele dieser Lösungsmittel toxisch und volatil sind und an der Zerstörung der Ozonschicht teilhaben. Alternative Lösungsmittel wären z.B. ionische Flüssigkeiten, die nichtflüchtig sind und nicht-wässrige Reaktionsmedien unterschiedlicher Polarität ermöglichen. Ionische Flüssigkeiten haben ein grosses Potential, da Systeme entwickelt werden können, in denen Produkte durch Extraktion oder Destillation aus dem Lösungsmittel abtrennbar sind. Wenn ein Katalysator in der ionischen Flüssigkeit verbleibt, können theoretisch sowohl Lösungsmittel als auch Katalysator recycliert werden. Lösungsmittel der Wahl für Grüne Chemie ist aber Wasser - eine nicht-toxische Flüssigkeit mit beschränkter, chemischer Kompatibilität. Zum einen werden spezifische Diels-Alder-Cycloadditionen in Wasser sogar beschleunigt, zum anderen sind einige Reagenzien wie Organometalle mit Wasser unverträglich. Somit eröffnet sich hier ein grosses Betätigungsfeld, um Reaktionen zu finden, die in wässrigen Lösungen zu den gewünschte Produkten führen. Eine kurze Übersicht kann hier gefunden werden: S. Varma, Clean Chemical Synthesis in Water, Org. Chem. Highlights 2007, February 1. Chemische Reaktionen, welche trocken (ohne Lösungsmittel) oder in superkritischem CO ₂ ablaufen, können auch als grüne Alternativen angesehen werden. Weitere Verbesserungsmöglichkeiten sind z.B. Ersatz von Benzol durch Toluol (als weniger toxische Alternative), oder Verwendung von Lösungsmitteln, die von Mikroorganismen schnell abgebaut werden.

Einige der Fortschritte der letzten Jahre in der Entwicklung grüner Alternativen zu klassischen Reaktionen sind durchaus erstaunlich. Beispiele hierzu finden sich in der Literatursektion der englischsprachigen Seite ( Green Chemistry) die kontinuierlich aktualisiert wird. Eine gute Einführung in Grüne Chemie - auf der dieser Text partiell basiert - mit einem Fokus auf Katalyse bietet ein von Sheldon, Arends und Hanefeld editiertes Buch ( Green Chemistry and Catalysis, Wiley-VCH Weinheim, 2007, 1-47.).

Green Chemistry and Catalysis
Roger A. Sheldon, Isabel Arends, Ulf Hanefeld
Hardcover, 434 Pages
First Edition, 2007
ISBN-13: 978-3-527-30715-9
Wiley-VCH

Chemistry in Alternative Reaction Media
D. J. Adams, P. J. Dyson, S. J. Taverner
Paperback, 268 Pages
First Edition, November 2003
ISBN: 0-471-49849-1
Wiley
Bitte zitieren Sie die Seite wie folgt:
Grüne Chemie ( URL: https://www.organische-chemie.ch/OC/themen/gruene-chemie.htm )

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Portal für Organische Chemie Ein traditionelles Konzept der Prozesschemie ist die Optimierung der Raum-Zeit-Ausbeute. Von unserer gegenwärtigen Lage aus gesehen muss dieser limitierte Ansatz erweitert werden, da z.B. giftige Abfälle natürliche Ressourcen und damit die Lebensgrundlagen zukünftiger Generationen zerstören. Zusätzlich muss berücksichtigt werden, dass einige Rohstoffe der chemischen Industrie auf Erdöl basieren, das keine erneuerbare Ressource darstellt.

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Wikepedia-Artikel zur Grünen Chemie

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Als Grüne Chemie oder nachhaltige Chemie bezeichnet man die Art von Chemie, die versucht, Umweltverschmutzung einzudämmen, Energie zu sparen und so möglichst umweltverträglich zu produzieren. Gleichzeitig sollen Gefahren der Produktion und des Produkts vermieden werden. Um diese Ziele zu erreichen, sind die Entwicklung und Nutzung neuartiger Techniken notwendig. So kann es z. B. nachhaltiger sein, Kunststoffe oder Ethanol aus nachwachsenden Rohstoffen herzustellen, statt aus Erdöl. Im Gegensatz zur grünen Chemie beschäftigt sich die Umweltchemie mit der Ausbreitung, Umwandlung und den Wirkungen chemischer Stoffe auf die belebte und unbelebte Umwelt.

Die grüne Chemie bezieht sich auf alle Bereiche der Chemie, wie die organische Chemie, anorganische Chemie, Biochemie, analytische Chemie und physikalische Chemie und wird somit nicht nur im industriellen Bereich verwirklicht. Das Konzept der Click-Chemie wird oft als eine besonders grüne Art der chemischen Synthese bezeichnet.

Im Jahr 2005 erklärte Ryōji Noyori drei wichtige Entwicklungen für die grüne Chemie: Anwendung von überkritischem Kohlenstoffdioxid als grünes Lösungsmittel, in Wasser gelöstes Wasserstoffperoxid für grüne Oxidationen und der Gebrauch von Wasserstoff für stereoselektive Synthesen. Beispiele für die Umsetzung von grüner Chemie sind Oxidationsreaktionen mit überkritischem Wasser ( Supercritical Water Oxidation) und lösungsmittelfreie Reaktionen ( Dry Media Reaction). Eine weitere Technik im Bereich der grünen Chemie ist das Bioengineering. Zahlreiche wichtige Chemikalien können durch Synthesen in Mikroorganismen hergestellt werden, z. B. Shikimisäure.

Eine Vielzahl von Plattformchemikalien lässt sich durch Pyrolyse aus lignocellulosischer Biomasse, also aus Holz, herstellen. Wege zu Polymeren, basierend auf Fetten und Ölen als nachwachsenden Rohstoffen, wurden beschrieben.

Paul Anastas von der Environmental Protection Agency und John C. Warner entwickelten zwölf Grundprinzipien von Green Chemistry:

1. Vermeidung von Abfall: Abfall und Verschmutzung zu vermeiden ist, gegenüber dem nachträglichen Entsorgen und Aufarbeiten von selbigen, zu bevorzugen.

2. Atomeffizienz: Synthesen und Reaktionen sind so zu gestalten, um im Endprodukt ein Maximum der Atome der beteiligten Edukte zu erreichen.

3. Sicherere chemische Umwandlungen: Synthetische Methoden sollen vermieden werden, die Edukte nutzen oder Produkte erzeugen, die ein Risiko für Mensch oder Umwelt darstellen.

4. Entwicklung sichererer Stoffe: Bei der Entwicklung chemischer Stoffe sollen bei gleichzeitiger Ausübung ihres Nutzens auch auf eine Minimierung ihrer Toxizität geachtet werden.

5. Sicherere Lösungsmittel und Hilfsmittel: Der Einsatz von Lösungsmittel oder Hilfssubstanzen soll vermieden werden, oder - wenn es nicht anders geht, so geringe Toxizität wie möglich aufweisen.

6. Energieeffizienz: Der Energieverbrauch soll vermindert werden und die Prozesse sollten möglichst bei Raumtemperatur und Atmosphärendruck durchgeführt werden.

7. Erneuerbare Ressourcen: Erneuerbare Ressourcen sollen bevorzugt werden.

8. Derivate reduzieren: Anzahl der Zwischenstufen und/oder Derivate - z. B. Schutzgruppen - soll reduziert oder möglichst ganz vermieden werden. Derartige zusätzliche Schritte erfordern zusätzliche Reagenzien und verursachen zusätzlichen Abfall

9. Katalysatoren: Katalysatoren sind stöchiometrischen Reagenzien zu bevorzugen.

10. Natürlich abbaubar: Produkten sollen nach der Nutzung natürlich abgebaut werden können, ohne der Umwelt zu schaden.

11. Echtzeitüberwachung der Abfallvorsorge: Die Echtzeitüberwachung ist weiterzuentwickeln um Verunreinigungen im Prozess zu vermeiden.

12. Grundsätzliche Risikovermeidung: Die Wahl von Edukten in chemischen Prozessen soll die potentielle Gefahr, wie von Explosion, Feuer, unbeabsichtigter Freisetzung, vermeiden.

Die chemische Synthese einiger Kraftstoffe - wie Biodiesel ( Fettsäuremethylester) - aus nachwachsenden Rohstoffen (Öle und Fette, wie z. B. Rapsöl, aber auch Altspeisefette und tierische Altfette sowie anderen Triglyceriden) wird unter dem Gesichtspunkt der Nachhaltigkeit vom Umweltbundesamt kritisch bewertet. Biodiesel habe eine mäßige Ökobilanz und sei volkswirtschaftlich als Kfz- und Lkw-Kraftstoff deshalb nicht sinnvoll, allerdings sei die Verwendung als Kraftstoff in Sportbooten unter Aspekten des Gewässerschutzes empfehlenswert.

Für Leistungen auf diesem Gebiet vergibt die GDCh den Wöhler-Preis für Nachhaltige Chemie.

Michael Angrick, Klaus Kümmerer, Lothar Meinzer (Hg.): Nachhaltige Chemie : Erfahrungen und Perspektiven Reihe „Ökologie und Wirtschaftsforschung", Band 66, Marburg, Metropolis-Verlag 2006 ISBN 3-89518-565-5.

Bernd Beek, Horst Neidhard, Günter Neumeier, Wolfgang Lohrer: Substitution umweltgefährlicher Stoffe Wissenschaftsmagazin Ökologie 8, 77-90, Technische Universität Berlin (1985).

Green Chemistry's Industrial Strategies (ParisTech Review, Dec. 2011).

Ryoji Noyori: Pursuing practical elegance in chemical synthesis. In: Chemical Communications. Nr.14, 2005, S.1807-1811, doi:10.1039/B502713F.

Hermann Fischer, Horst G. Appelhagen: Chemiewende : Von der intelligenten Nutzung natürlicher Rohstoffe, Verlag A. Kunstmann, München 2017, ISBN 978-3-95614-173-7.

1. Tushar P. Vispute, Huiyan Zhang, Aimaro Sanna, Rui Xiao und George W. Huber: Renewable Chemical Commodity Feedstocks from Integrated Catalytic Processing of Pyrolysis Oils, Science 330 (2010) S. 1222-1227, doi:10.1126/science.1194218.

2. Michael A. R. Meier, Jürgen O. Metzger und Ulrich S. Schubert: Plant oil renewable resources as green alternatives in polymer science, Chem. Soc. Rev., 36 (2007) S. 1788-1802, doi:10.1039/B703294C.

3. 12 Principles of Green Chemistry - American Chemical Society. In: American Chemical Society. Abgerufen am 19. August 2016.

4. Empfehlung des BUA zur Verwendung von Biodiesel in Sportbooten ( vom 17. März 2008 im Internet Archive).

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Als Grüne Chemie oder nachhaltige Chemie bezeichnet man die Art von Chemie, die versucht, Umweltverschmutzung einzudämmen, Energie zu sparen und so möglichst umweltverträglich zu produzieren. Gleichzeitig sollen Gefahren der Produktion und des Produkts vermieden werden. Um diese Ziele zu erreichen, sind die Entwicklung und Nutzung neuartiger Techniken notwendig. So kann es z.

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Für eine nachhaltige Zukunft, müssen wir unsere Welt proaktiv schützen - von der Umwelt bis hin zu den Gemeinschaften, die unseren Unternehmenserfolg überhaupt erst ermöglichen.

Dafür unternehmen wir bereits Vieles:

mit unseren einzigartigen und patentierten Verfahren wandeln wir Nebenprodukte um

wir konzipieren chemische Verfahren, die Abfälle reduzieren und die Nachfrage nach schwindenden Ressourcen verringern

wir schaffen erneuerbare Alternativen für Rohstoffe, die auf Rohöl basieren

wir entwickeln umweltfreundliche Inhaltsstoffe, die Teil unseres täglichen Lebens sind

Diese Erfolge sind nur durch unser Engagement für kontinuierliche Innovationen und das Einhalten von Grundsätzen der Grünen Chemie möglich.

Die Geschenke unserer Natur verantwortungsvoll genießen

Ob durch natürliche Veränderungen oder Eingriffe des Menschen - es gibt wenig Zweifel daran, dass sich unser Planet ändert und wir uns anpassen müssen.

Methoden und Lösungen der Grünen Chemie schneller vorantreiben

Grüne Chemie basiert auf einer Reihe von Grundsätzen. Diese ermöglichen es unseren Wissenschaftlern bei der Konzeption, Entwicklung und Einführung chemischer Produkte und Verfahren die wirtschaftliche Entwicklung unseres Unternehmens zu fördern und dabei gleichzeitig negative Einflüsse auf Menschen und den Planeten auszuschließen.

Grüne Chemie verwendet erneuerbare, biologisch abbaubare Stoffe und hilft dabei, unsere Zukunft nachhaltig zu gestalten.

Fast alle unsere Erfolge, angefangen bei der Beschaffung möglichst natürlicher und erneuerbarer Rohstoffe bis hin zur drastischen Reduzierung der Abwassermenge, wären ohne unser grundsätzliches Engagement für die Grüne Chemie nicht möglich.

Unsere Nachhaltigkeitsstrategie beruht dabei auf vier Säulen: Fußabdruck, Innovation, Beschaffung und Verantwortung.

Der Green-Chemistry-Ansatz baut auf einem Engagement für Innovation und ständige Verbesserungen auf, die zu sicheren, umweltfreundlichen Verfahren und Produkten führen.

Umwandlung von Roh-Sulfatterpentin (CST):
ein bemerkenswertes Verfahren

Es ist wirklich bemerkenswert, die Verfahren zu sehen, die hier über die Jahre entwickelt wurden Dr. Peter Esser, Vice President Global Chemical Production bei Symrise

Ein genauerer Blick auf einen Prozess, der Generationen umfasst

Die Wertschätzung dieser Terpene war nur der Anfang von Jahrzehnte andauernden Bemühungen um Wege zur erfolgreichen Extraktion der unterschiedlichen Terpen-Bausteine zu finden. Der Prozess zur Zellstoffherstellung führt zu einer Mischung verschiedener Terpene, die als Nebenprodukt mit der Bezeichnung Roh-Sulfatterpentin (CST) isoliert werden. Das ist eine entzündliche Flüssigkeit, welche die Kiefernholzschnitzel während des Kraft-Aufschlussverfahrens abgeben. Ziel unserer Chemiker und Ingenieure war es, die wertvollen Terpene sicher und nachhaltig aus dem CST zu gewinnen.

Das Ergebnis ist ein fein abgestimmter Prozess, in dem CST in eine Reihe wertvoller und erneuerbarer Stoffe aufgespalten wird, welche in verschiedene Duft- und Geschmacksmoleküle umgewandelt werden können.

CST

Wir wandeln dieses natürliche und erneuerbare Nebenprodukt in eine Vielzahl hochwertiger Inhaltsstoffe um

Eine der Schlüsselfiguren dieses Erfolges ist der Leiter der Forschung und Entwicklung des Werks in Jacksonville, Gene Kolomeyer. Er hat über 20 Jahre daran geforscht, wie Terpene aus dem CST in Produkte mit Mehrwert umgewandelt werden können.

Das Verfahren beginnt mit der Aufspaltung des CST in seine Hauptbestandteile: Alpha-Pinen und Beta-Pinen. Sobald das geschehen ist, ermöglichen weitere chemische Umwandlungen die Schaffung wertvoller Duftmoleküle, welche in der Natur in Pflanzen wie Rosen, Geranien und Lavendel vorkommen. Auch wenn die Gewinnung blumiger Düfte aus Papier-Nebenprodukten eher wie ein kleineres Wunder klingt, geht sie in Wirklichkeit auf unermüdliche wissenschaftliche Arbeit zurück. „Das Ausgangsmaterial bleibt mit seinen zehn Kohlenstoffatomen dasselbe. Wir verändern es nur und setzen es neu zusammen", erläutert Gene. „Das ist keine Zauberei. Es braucht lediglich Erfahrung und harte Arbeit, um die richtige chemische Zusammensetzung festzulegen. Dann optimieren wir die unterschiedlichen Reaktionsvariablen wie Temperatur, Druck und Dauer, um die besten Ergebnisse zu erzielen."

20 Jahre

Die Zeit, die wir auf die Perfektion dieses Verfahrens verwendet haben

Von der Orangenschale zur Mundpflege

Wir können nicht nur aus dem CST der Kiefern auf innovative Weise nützliche Inhaltsstoffe gewinnen. Unser Team in Jacksonville hat außerdem ein umweltfreundliches und firmeneigenes Verfahren für die Gewinnung von L-Carvon aus d-Limonen, einem Nebenprodukt welches aus den Orangenschalen der Orangensaftindustrie isoliert wird, entwickelt und patentieren lassen.

Die Suche nach den fruchtigsten Aromen

Zurück in Deutschland, wo die Wissenschaftler an unserem Stammsitz in Holzminden ebenfalls an umweltfreundlichen Methoden zur Nutzung von Aroma- und Geschmackstoffen aus natürlichem Pflanzenmaterial arbeiten. In den frühen 2000er Jahren begannen wir damit, ein Verfahren zu erarbeiten, das die Gewinnung natürlicher Aromamoleküle aus Früchten wie Äpfeln, Erdbeeren und Himbeeren optimiert. Nach acht Jahren akribischer Forschung und Entwicklung konnten wir schließlich die daraus hervorgegangene Technologie patentieren lassen: die preisgekrönte SymTrap®-Technologie.

SymTrap® funktioniert durch die Erfassung von Seitenströmen bei der Fruchtverarbeitung. Die natürlichen aromatischen Frucht-Inhaltsstoffe der Wasserphase werden konzentriert und können dann in das Endprodukt eingebracht werden. Basierend auf ausgeklügelten Adsorptions- und Desorptionsverfahren bietet die Technologie eine intelligente, höchst effektive Anwendung physikalischer Prinzipien. SymTrap® erfordert zudem nur minimale Verarbeitung und gibt den Endprodukten einen natürlicheren und authentischeren Geschmack. Dies trägt weiter zur Umweltfreundlichkeit der Verfahren bei, da ein Wegfall der Erhitzung einen geringen Energieverbrauch bedeutet.

Trotz aller bisher erzielten Erfolge ist uns bewusst, dass Nachhaltigkeit für ein Unternehmen wie unseres eine sich immer fortsetzende Reise ist - eine Reise, die wir weiterhin mit Energie und Nachdruck verfolgen.

Auch wenn wir hier nur einige Beispiele für Grüne Chemie in Aktion gegeben haben, wenden wir die Grundsätze in vielen unterschiedlichen Bereichen des Unternehmens an. Sie stehen im Zentrum unseres verantwortungsbewussten und wegweisenden Ansatzes.

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Grüne Chemie: Ihre Kraft und die Möglichkeiten

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Close video Für eine nachhaltige Zukunft, müssen wir unsere Welt proaktiv schützen - von der Umwelt bis hin zu den Gemeinschaften, die unseren Unternehmenserfolg überhaupt erst ermöglichen.

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Versuch Nr.005
Bewertung / Schwierigkeitsgrad:
Zeitaufwand: 30-60 Minuten

Versuchsanleitung:
10 g eines in kleine Stücke geschnittenen Joghurtbechers werden in 100 mL Toluen gegeben. Nachdem sich das Polymer gelöst hat (Dauer 2-3 Stunden), wird von den ungelösten Farbstoffen abfiltriert. Das Filtrat läßt man direkt in einen 500-mL-Kolben mit Rührfisch ablaufen und dispergiert es in 200 mL Wasser. Es wird eine Destillationsbrücke aufgesetzt und mit einem Ölbad geheizt Zunächst destilliert zwischen 85 und 90 °C ein Wasser/Toluen-Azeotrop ab, schließlich noch etwas reines Wasser (Anstieg der Dampftemperatur auf 100 °C). Dann bricht man die Destillation ab.

In der Vorlage hat sich das Toluen vom Wasser abgeschieden. Um das Gemisch sauber zu trennen, wird es in einen Schütteltrichter gegeben. Die untere, wäßrige Phase wird in eine Schraubdeckelflasche abgelassen und gesammelt. Da sie mit etwas gelöstem Toluen organisch belastet ist, darf sie nicht weggeschüttet werden und muss zu den flüssigen organischen Abfällen gegeben werden. Das Toluen wird in einer anderen Schraubdeckelflasche gesammelt. Es braucht nicht getrocknet zu werden und kann für weitere Versuche wiederbenutzt werden. Im Destillationskolben schwimmt das agglomerierte (ausgeflockte) Polystyren im überschüssigen Wasser. Das Wasser wird in das Sammelgefäß abdekantiert, das weiße Polystyren an der Luft oder schneller im Trockenschrank bei 70 °C getrocknet.

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Experimentalchemie.de - Chemische Versuche mit detailierter Anleitung, Infos, Chemikalien, Sicherheit, Links

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Versuch Nr.005 Bewertung / Schwierigkeitsgrad: Zeitaufwand: 30-60 Minuten Versuchsanleitung: 10 g eines in kleine Stücke geschnittenen Joghurtbechers werden in 100 mL Toluen gegeben. Nachdem sich das Polymer gelöst hat (Dauer 2-3 Stunden), wird von den ungelösten Farbstoffen abfiltriert. Das Filtrat läßt man direkt in einen 500-mL-Kolben mit Rührfisch ablaufen und dispergiert es in 200 mL Wasser.

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Wissen

Grüne Chemie

Sie haben biologische Abläufe so verändert, dass sich Biotreibstoffe, Arzneien und vieles mehr umweltfreundlich herstellen lässt. Drei Forscher erhalten dafür den Chemie-Nobelpreis.

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Sie haben biologische Abläufe so verändert, dass sich Biotreibstoffe, Arzneien und vieles mehr umweltfreundlich herstellen lässt. Drei Forscher erhalten dafür den Chemie-Nobelpreis.

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Bevor wir jetzt wieder anfangen darüber nachzudenken, wo sich das intellektuell anregendere Spielzeug findet, im Lego- oder Fischerbaukasten, müssen wir auf deren wacklige Zukunft zu sprechen kommen. 2030 rückt erbarmungslos näher. Und Gretas Generation wird über kurz oder lang auch mit denen die Geduld verlieren, die nicht nur klimapolitisch versagen, sondern den Kindern auch noch weismachen wollen, dass Grüne Soße der neue Waldmeisterwackelpudding ist.

2030 ist für Lego das Jahr der ökologischen Wahrheit. Dann, so hat der dänische Spielzeugriese längst fest versprochen, will man nur noch solche Klötzchen liefern, die zu hundert Prozent aus Bioplastik hergestellt sind. Versprechen hält man besser, das ist eiserne Erziehungsregel. Deshalb hat der Konzern auch keine Wahl und 120 Millionen Euro in die Hand genommen, außerdem sollen sukzessive hundert neue Bio-Lego-Forscher eingestellt werden.

Geholfen hat alles bisher nicht viel: Unter den zweihundert naturchemischen Verbindungen, die man aus Mais, Weizen oder Zuckerrohr gewonnen hat, um die besonders diffizilen Bau-, Farben- und Wiederverwertungseigenschaften nachzuahmen, ist nichts dabei, das den Plastikklötzen aus Erdöl das Wasser reichen kann. Deshalb hören wir jetzt immer öfter, Lego führe einen verzweifelten Kampf gegen die Chemie und für die Natur. Das ist natürlich Grüne Soße, denn wenn die Bio-Klötzchen aus dem Baukasten der Natur stammen und gleichzeitig die sehr spezifischen Eigenschaften von Legos - Härte, Haltbarkeit und Harmlosigkeit - erhalten sollen, dann bleibt ja vom Bio, wie es die jungen Leute verstehen, nicht viel.

Zweierlei kann Bio hier nämlich nur bedeuten: biologisch abbaubar oder biologisch angebaut. Mit Letzterem kokettiert Lego besonders gerne, Stichwort: nachwachsende Rohstoffe. Schon das Zuckerrohr jedoch, das für die ersten zwei Prozent der bislang ausgelieferten Bio-Klötzchen verwendet wurde, muss seine Demetertauglichkeit erst noch beweisen, um für die übliche Lego-Produktion - mindestens acht Millionen Klötzchen pro Stunde - in Frage zu kommen. Und was die biologische Abbaubarkeit angeht, hat der Klötzchengigant keine große Wahl. Kaufest müssen die Steine schon bleiben, und was so hart ist, dass es auch nach tausendmaliger Verwendung noch makellos funktioniert, ist auch für die Natur schwer zu knacken.

An der Küste der englischen Halbinsel Cornwall werden heute noch Schwerter, Flossen und Figuren angespült, die 1997 bei einem Frachterunglück mit fünf Millionen anderen Legobausteinen ins Meer gelangten. Mag sein, dass 2030 endlich Schluss ist. Von da an werden nur noch Klötzchen mit Bio-Siegel baden gehen.

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Spielzeug aus Bioplastik?: Lego mit Greta

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Bevor wir jetzt wieder anfangen darüber nachzudenken, wo sich das intellektuell anregendere Spielzeug findet, im Lego- oder Fischerbaukasten, müssen wir auf deren wacklige Zukunft zu sprechen kommen. 2030 rückt erbarmungslos näher. Und Gretas Generation wird über kurz oder lang auch mit denen die Geduld verlieren, die nicht nur klimapolitisch versagen, sondern den Kindern auch noch weismachen wollen, dass Grüne Soße der neue Waldmeisterwackelpudding ist.

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lkohole sind unverzichtbare Grundstoffe in der chemischen Industrie. Sie sind nicht nur wichtige Lösungsmittel wie Methanol oder Ethanol. Sie sind auch eine wichtige Ausgangsbasis für eine Vielzahl verschiedener Chemikalien - vom Duftstoff bis zum Arzneimittel. Das gilt vor allem für die komplexer aufgebauten Alkohole. Allerdings ist man bei der Auswahl meist auf eine Sorte Alkohole beschränkt, und zwar auf jene, die besonders einfach hergestellt werden können. Dadurch sind die Nutzungsmöglichkeiten eingeschränkt.

Das könnte sich dank eines neuen Synthesewegs ändern, den Chemiker von der Universität Bonn gemeinsam mit Forschern von der Columbia University in New York entwickelt haben. Andreas Gansäuer und seine Kollegen haben einen Katalyse-Mechanismus entdeckt, mit dem sich nun bestimmte, bislang schwer zugängliche Alkohole kostengünstig und deutlich umweltschonender herstellen lassen, als es bislang möglich war.

Der perfekt abgestimmte Mechanismus macht`s

Der gängige Weg zu Alkoholen führt über sogenannte Olefine (Kohlenwasserstoffe mit einer Doppelbindung), die man mit Wasser reagieren lässt. Das Wassermolekül dient dabei als Spender der für Alkohole charakteristischen Hydroxyl-Gruppe. Diese Art der Synthese ist einfach und effizient, hat aber den Nachteil, dass die OH-Gruppe immer nur an einer bestimmten Stelle des Olefin-Moleküls andockt. Es entstehen auf diese Weise stets sogenannte Markownikow-Alkohole - benannt nach dem russischen Chemiker, der diese Reaktionsregel im Jahr 1869 beschrieb. Die Wissenschaftler um Andreas Gansäuer und Jack Norton haben nun einen Weg gefunden, die Hydroxyl-Gruppe auch an bislang schwer zugänglichen Stellen anzuhängen und damit das Spektrum an einfach herstellbaren Alkoholen zu erweitern.

Als Ausgangsstoff verwenden die Forscher sogenannte Epoxide. Diese Stoffgruppe unterscheidet sich von den Olefinen durch eine Sauerstoffbrücke anstelle einer Doppelbindung. Um daraus Alkohole zu gewinnen, gibt man Wasserstoff hinzu. Dieser reagiert mit dem Sauerstoff, woraufhin eine OH-Gruppe entsteht. Die Alkohole sind dann allerdings ebenfalls vom Markownikow-Typ. Um eine andere Art von Alkoholen - sogenannte Anti-Markownikow-Alkohole - zu synthetisieren, übertragen die Forscher um Gansäuer den Wasserstoff in drei aufeinanderfolgenden Schritten.

Das gelingt mit zwei aufeinander abgestimmten Katalysatoren, von denen einer Titan und der andere Chrom enthält. Zunächst nimmt das Epoxid-Molekül - vermittelt durch den Titan-Katalysator - ein Elektron auf, unter Einfluss des chromhaltigen Katalysators lagern sich dann ein neutrales und schließlich ein positiv geladenes Wasserstoffatom an das Molekül an. Auf diese Weise entsteht ein Hydroxyl, dass sich an die ungewöhnliche Anti-Markownikow-Position dirigieren lässt. Damit die drei Bestandteile in der richtigen zeitlichen Reihenfolge zur Verfügung stehen, müssen die Chemiker die Geschwindigkeiten der drei Katalysereaktionen synchronisieren. Das erreichen sie dadurch, dass sie Katalysatoren mit Baugruppen ausstatten, die bremsend beziehungsweise beschleunigend wirken.

Die Forscher haben den neuen Katalyse-Mechanismus an dreizehn verschiedenen Epoxiden getestet. Die Reaktionsgemische wurden bei 75 Grad mit Wasserstoffgas bei einem Druck von sieben Bar rund drei Tage lang behandelt. Es ergaben sich dabei beträchtliche Ausbeuten von bis zu 95 Prozent. Nach Aussagen der Wissenschaftler weist das neue Syntheseverfahren eine hohe Ökonomie auf atomarer Ebene auf. Die Metall-Katalysatoren müssen nur in geringen Mengen zugesetzt werden, damit eine Epoxid-Verbindung und Wasserstoff fast vollständig zu Alkohol reagieren.

Ein bislang häufig genutzter Weg zu Anti-Markownikow-Alkoholen ist die sogenannte Hydroborierung. Diese Reaktion ist komplex und benötigt größere Mengen an giftigen Boranen. Deshalb sucht man schon länger nach einfacheren und weniger die umweltbelastenden Verfahren. Vor fünf Jahren hatten Gansäuser und Norton die Idee für ihre schonende und nachhaltige Synthese.

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Schonendes Syntheseverfahren: Ein grüner Weg zum Alkohol

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lkohole sind unverzichtbare Grundstoffe in der chemischen Industrie. Sie sind nicht nur wichtige Lösungsmittel wie Methanol oder Ethanol. Sie sind auch eine wichtige Ausgangsbasis für eine Vielzahl verschiedener Chemikalien - vom Duftstoff bis zum Arzneimittel. Das gilt vor allem für die komplexer aufgebauten Alkohole.

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22.10.2018

Innovation & Forschung

C8H10N4O2. Chemie ist abstrakte Formeln, die viele nicht verstehen. Dabei begegnet sie uns ständig im Alltag in unzähligen Konsumgütern. Etwa in Mobiltelefonen, Medikamenten oder in Verpackungen. Das Unternehmen Merck zeigt, dass man chemische Produkte auch umweltfreundlich und „grüner" gestalten kann.

Wie kann man umweltfreundliche Chemikalien entwickeln, die aber genauso wirkungsvoll wie herkömmliche Substanzen sind? Diese Frage hat sich das Wissenschafts- und Technologieunternehmen Merck gestellt. Und darauf auch Antworten gefunden: Im Rahmen des Programms für „Grüne Chemie" entwickelt und produziert der Konzern nachhaltige Alternativen zu den bisher üblichen chemischen Produkten.
Nachhaltige Entwicklung und Produktion
Schon während der Entwicklungsphase neuer Chemikalien wenden die Produktdesigner von Merck die zwölf Grundprinzipien der Grünen Chemie an. Paul T. Anastas, Professor an der Yale University, und der Chemiker John C. Warner haben diese im Jahre 1998 entwickelt. Hauptziel dabei ist es, die Umwelt zu schonen und gefährliche Substanzen zu reduzieren. Es gilt, verantwortungsvoll mit Ressourcen umzugehen, Abfall zu vermeiden und Energie einzusparen. Auch die chemischen Prozesse sollen sicherer für den Anwender werden.

Dafür reiche es aber nicht aus, nur auf die stofflichen Eigenschaften des Produkts zu achten, erklärt dazu das Umweltbundesamt: „Auch die Bedingungen, unter denen die Stoffe hergestellt, verarbeitet und angewendet werden, müssen für den gesamten Lebenszyklus bewertet werden. Dazu gehört der spezifische Ressourcenbedarf (in Bezug auf Energie, Roh- und Hilfsstoffe), die Ausbeute bei der Herstellung, Emissionen in Luft, Wasser und Boden sowie Abwasser- und Abfallmengen."

Um dem gerecht zu werden, prüft Merck, wie nachhaltig der jeweilige Herstellungsprozess ist. Im Rahmen des Re-Engineerings untersuchen die Produktdesigner die chemischen Reaktionen und arbeiten an umweltfreundlicheren Ansätzen. So zum Beispiel bei der Herstellung von Beta-Amylase. Das Enzym wird unter anderem aus Süßkartoffeln gewonnen. Der ursprüngliche Herstellungsprozess erforderte eine große Menge an Rohmaterialien und verbrauchte viel Energie. Die neue Herangehensweise ist viel effizienter: Es sind keine Lösungsmittel mehr nötig, die Herstellung findet auf Wasserbasis statt, wie das Unternehmen erklärt.

Cyrene als „grüne" Alternative
Ein Meilenstein der Grünen Chemie ist beispielsweise Mercks neues Lösungsmittel „Cyrene (trademarked)". 2017 erhielt es die Auszeichnung „European Bio-Based Chemical Innovation of the Year". Herkömmliche Lösungsmittel, wie Dimethylformamid (Ameisensäure) oder NMP, sind gesundheitsschädlich und schlecht für die Umwelt. Ameisensäure stehe sogar im Verdacht, das Erbgut zu verändern, erklärt Dr. Jane Murray, Head of Green Chemistry bei Merck. Cyrene hingegen basiert auf Abfallzellulose und auch der Herstellungsprozess ist nachhaltig. Dieser sei „nahezu energieneutral" und spare zudem Wasser. Das mache Cyrene zu einem Produkt, das umweltverträglicher und leichter zu recyceln sei.

Murray weiß aber auch um die Schwierigkeiten, die bei der Herstellung solcher umweltfreundlicher Alternativen entstehen: „Bei der Bewertung der allgemeinen Nachhaltigkeit biobasierter Produkte ist es wichtig, konkurrierende Ressourcen und die Effizienz des Herstellungsprozesses zu berücksichtigen. Wir haben DOZN (trademarked) entwickelt, ein quantitatives Online-Tool für grüne Chemie, das diese Bewertungen unterstützt und es den Kunden erleichtert, die Kriterien für unsere ‚grüne' Bewertung zu verstehen." DOZN überprüft die Nachhaltigkeit der Produkte in den Hauptkategorien „verbesserte Ressourcennutzung", „effizienter Energieeinsatz" und „minimierte Gefahren für Mensch und Umwelt". Damit werden auch die Wirkungsweisen der grüneren Alternativen transparenter, so Murray weiter.
Design for Sustainability Chemie der Zukunft
Über 750 nachhaltige Life-Science-Produkte vertreibt der Konzern mittlerweile und das Angebot wird stetig erweitert. So unterstützt Merck auch seine Kunden und Partner dabei, umweltfreundlicher zu arbeiten und zu forschen. Um das Thema nachhaltige Chemie voranzubringen, arbeitet das Unternehmen zudem mit Start-ups zusammen und unterstützt diese bei der Entwicklung ihrer innovativen Ideen und Produkte. Auch der wissenschaftliche Nachwuchs kommt nicht zu kurz. Merck will die Grüne Chemie stärker in die Lehrpläne von Studierenden integrieren. Dazu hat der Konzern gemeinsam mit den Non-Profit-Organisationen „Beyond Benign" und „My Green Lab" einen Leitfaden für Experimente in Chemielaboren entwickelt. Dieser beschreibt für zehn klassische Versuche der organischen Chemie passende umweltfreundlichere Alternativen. Außerdem enthält er didaktische Materialien für die Lehrkräfte.

Ein Schritt in die richtige Richtung, wenn man Paul T. Anastas im Interview mit der TU Darmstadt folgt: „Grün bedeutet jung, frisch, neu. Genau darum geht es bei der Grünen Chemie. Grüne Chemie ist eben nicht nur ein bisschen effizienter und erst recht nicht nur das kleinere Übel - Grüne Chemie ist neue Chemie."

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C8H10N4O2. Chemie ist abstrakte Formeln, die viele nicht verstehen. Dabei begegnet sie uns ständig im Alltag in unzähligen Konsumgütern. Etwa in Mobiltelefonen, Medikamenten oder in Verpackungen. Das Unternehmen Merck zeigt, dass man chemische Produkte auch umweltfreundlich und „grüner" gestalten kann.

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Seit etwa 30 Jahren subsummiert man die Bemühungen, chemische Prozesse und Umweltschutz unter einen Hut zu bekommen, unter dem Begriff „Grüne Chemie". Auch auf der diesjährigen 67. Nobelpreisträgertagung in Lindau, die vom 25. bis 30. Juni dem Thema Chemie gewidmet war, gehörte der Terminus zu den Schlüsselbegriffen. Die Branche sucht damit den gesellschaftlichen Dialog, auch politische Akzeptanz.

In Forschungslabors und in Produktionsanlagen haben sich deshalb Prinzipien etabliert, die auf vielerlei Wegen einem gesteigerten Umweltbewusstsein Rechnung tragen und eine nachhaltige Chemie ermöglichen sollen. Dazu gehört nicht nur die Vermeidung von Schadstoffen und Abfällen sowie deren sachgerechte Entsorgung, sondern auch die sparsame Verwendung Einsatz von Rohstoffen und Energie, die Umstellung auf nachwachsende Ressourcen sowie ein Blick auf mögliche Risiken eines Produkts und dessen Produktion.

12 Schritte zur umweltschonenden Chemie

Blickt man in der Geschichte ein halbes Jahrhundert zurück, war die Chemie damals alles andere als grün. Auf Flüssen und Seen türmten sich Schaumberge, giftige Abfälle gelangten in Erdreich und Gewässer, und breite Landstriche wurden mit Insektiziden überzogen, bis die Biologin Rachel Carson in ihrem Buch „Der stumme Frühling" die Auswirkungen des sorglosen DDT-Gebrauchs auf die Natur anprangerte. Ein Umdenken setzte ein. Anfangs ging es vor allem darum, verschmutzte Bereiche zu sanieren und den Gebrauch toxischer Stoffe einzudämmen.

Bald aber rückten Vorsorge und Vermeidung verstärkt in den Fokus, und Mitarbeiter der amerikanischen Umweltbehörde EPA prägten dafür den Begriff „Grüne Chemie". In einem weltweit beachteten 12-Punkte-Papier wurden die Prinzipien einer umweltverträglichen Chemie veröffentlicht - eine Philosophie, die seither für Industrie und akademische Forschung beständig an Bedeutung gewonnen hat. Fachjournale wurden gegründet, Konferenzen abgehalten, entsprechende Lehrstühle eingerichtet und Studieninhalte verankert.

Nobelpreise für Grüne Chemie

An Popularität gewann die „Grüne Chemie" nicht zuletzt auch durch die Vergabe der Chemie-Nobelpreise in den Jahren 2001 und 2005. Im Jahr 2001 erhielten drei Chemiker die Auszeichnung für ihre Arbeiten zu chiralen Katalysatoren. Sie hatten erkundet, wie man mit speziellen Übergangsmetall-Verbindungen chemische Reaktionen in eine gewünschte Richtung lenken kann, so dass von zwei möglichen, zueinander spiegelbildlichen Produkten nur eine Form entsteht. Dank der Katalysatoren bilden sich gar nicht erst Nebenprodukte, die aufwändig abgetrennt und entsorgt werden müssen. Wichtig sind diese Katalysatoren für die Herstellung von Medikamenten und anderen komplex aufgebauten Molekülen wie Pflanzenschutzmittel oder Duftstoffe.

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Nur vier Jahre später gab es abermals den Nobelpreis für Forschungsarbeiten, die die Prinzipien der „Grünen Chemie" beherzigen. Die drei Laureaten forschten auf dem Gebiet der Metathese, einer Reaktion, die aus der organischen Synthesechemie nicht mehr weg zu denken ist. Mit der Metathese (griechisch für Umstellung) lassen sich Doppelbindungen zwischen Kohlenstoffatom brechen und neu knüpfen - auf atomarer Ebene ergibt sich das Bild eines Reigens mit Partnerwechsel. Wiederum werden Nebenprodukte sowie Abfälle vermieden und Ressourcen geschont. Auch zeigt sich bei der Metathese ein wichtiges Prinzip der „Grünen Chemie": die Atomökonomie. Sie ist ein Maß dafür, wie viele Atome eines Ausgangsstoffe in ein Produkt überführt werden. Sie sollte möglichst hoch sein.

Weg vom giftigen Lösungsmittel

Für eine „Grüne Chemie" gibt es heute vielfältige Ansatzpunkte. So sucht man nach Wegen, den Ausstoß an Kohlendioxid zu senken oder sogar nach Möglichkeiten, das Gas als Rohstoff zu nutzen und wieder chemisch zu binden. Bei der Bayer-Tochter Covestro in Dormagen wird beispielsweise Kohlendioxid in Polyole eingebaut, aus denen Schaumstoffe für Polstermöbel und Autoteile entstehen. Entsprechende Katalysatoren wurden in Kooperation mit der RWTH Aachen entwickelt. Solche Reaktionen helfen auch, die Abhängigkeit vom Erdöl, dem Rohstoff Nummer 1 für die Chemieindustrie, zu senken.

Daneben gibt es eine Vielzahl an neuen Ausgangsstoffen und Verfahren. Inhaltsstoffe von Holz und andere nachwachsende Rohstoffe etwa, die im Idealfall in einer Bioraffinerie zu einer ganzen Palette von Produkten verarbeitet werden. Auch bei Lösungsmitteln besteht Reformbedarf. Viele heute genutzte Lösungsmittel sind brennbar oder giftig, und man muss sie nach der Verwendung entsorgen oder wiederaufbereiten. Daher suchen Wissenschaft und Industrie nach Alternativen, sei es Einsparung, Vermeidung oder Ersatz etwa durch Wasser oder überkritisches Kohlendioxid.

In der vergangenen Woche wurden in den Vereinigten Staaten die diesjährigen EPA-Preise des „Green Chemistry Challenge" vergeben. Ein antiviraler Wirkstoff, der in klinischen Studien erfolgversprechend getestet wurde, kann nach einem neuen Verfahren so hergestellt werden, dass deutlich weniger Abfallstoffe entstehen. Ebenso gibt es für das Peptid Etelcalcetide, das bei Niereninsuffizienz eingesetzt wird, einen neuen Herstellungsprozess, der deutlich effizienter ist und zudem weniger Wasser und Lösungsmittel verbraucht. Andere Forscher haben eine alternative und ungiftige Polymerbeschichtung für Thermopapier entwickelt. Thermopapier wird für Kassenzettel verwendet und enthält häufig gesundheitsschädliches Bisphenol A.

Die Beschichtung enthält anstelle der Chemikalie winzige Luftpolster. Unter Druck zerplatzen die Blasen, es entsteht ein Bild, das auf Unterschieden im Brechungsindex basiert. Ausgezeichnet wurde auch ein Verfahren, Seltene Erdmetalle mit maßgeschneiderten Liganden beim Recycling abzutrennen. Die Liste der ausgezeichneten Innovationen zeigt, wie kreativ wenigstens die Wissenschaftler im Labor sind, wenn es um die Realisierung grüner Chemie geht.

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Seit etwa 30 Jahren subsummiert man die Bemühungen, chemische Prozesse und Umweltschutz unter einen Hut zu bekommen, unter dem Begriff „Grüne Chemie". Auch auf der diesjährigen 67. Nobelpreisträgertagung in Lindau, die vom 25. bis 30. Juni dem Thema Chemie gewidmet war, gehörte der Terminus zu den Schlüsselbegriffen.

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Die 12 Prinzipien der Grünen Chemie; Auflistung auf den Seiten der American Chemical Society

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12 Principles of Green Chemistry - American Chemical Society

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Learn the 12 principles of green chemistry that can make greener chemicals, processes or products. Read commentary on each principle from leading scientists.

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Experimente zur Brennstoffzelle als zentrales Thema nachhaltiger Entwicklung 

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Experimente zur Brennstoffzelle als zentrales Thema nachhaltiger Entwicklung 

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Green Chemistry –Aspekte im Chemieunterricht

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Green Chemistry –Aspekte im Chemieunterricht

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Nachhaltigkeit bewerten im Chemieunterricht

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Abstract
de

Gerade in der heutigen Zeit wird von verschiedensten Akteuren ein starker Wandel hin zur Nachhaltigkeit gefordert, wobei die Chemie durch grüne und nachhaltige Verfahrensweisen geprägt sein soll. Aber wann ist Chemie nachhaltig? Um dies zu reflektieren, entwickelt die Fachdisziplin selbst kontinuierlich entsprechende Instrumente der Nachhaltigkeitsbewertung für Chemikalien und Prozesse. Dieser Artikel gibt einen Überblick über aktuelle Entwicklungen und macht Vorschläge, wie solche Nachhaltigkeitsbewertungen Eingang in den Chemieunterricht in der Sekundarstufe finden können.

Translation abstract
en

Especially in this day and age, a variety of actors is calling for a strong shift towards sustainability, where chemistry should be characterized by green and sustainable practices. But, when is chemistry sustainable? In order to reflect chemistry's sustainability, the discipline itself continuously develops appropriate sustainability assessment tools for chemicals and processes. This article provides an overview on current developments as well as suggestions on how sustainability assessments can find their way into secondary school chemistry teaching.

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Evaluating Sustainability in chemistry teaching

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Bildung für nachhaltige Entwicklung und, Green Chemistry im Chemieunterricht

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Abstract
de

Seit 2005 befinden wir uns in der UN‐Weltdekade ,Bildung für nachhaltige Entwicklung (BnE)'. Parallel dazu befindet sich der Chemieunterricht in einer Phase großer Veränderungen durch Bildungsstandards, neue Lehrpläne oder Forderungen nach veränderten Methoden. Auffällig ist aber, dass trotz der enormen Bedeutung der Chemie für eine nachhaltige Entwicklung die erziehungswissenschaftliche Reformbewegung für BnE und die Innovation des Chemieunterrichts nur wenig miteinander verzahnt sind. Dieser Aufsatz möchte hier einen Brückenschlag herstellen. Zudem beschreibt er ein WebQuest, das helfen kann, diese Verbindung auch im Chemieunterricht oder der Lehrerbildung zu thematisieren.

Abstract
en

Since 2005, we are within the UN Decade of Education for Sustainable Development (ESD). In parallel, chemistry education is facing a phase of big change by implementing standards, getting new syllabi, or claims for a change in teaching methods. Anyhow, it is eye‐catching that despite the enormous relevance of chemistry for sustainable development the educational reform movement for ESD and the innovation of chemistry teaching are only rare connected. This paper tries contributing bridging the gap. Additionally, it describes a WebQuest that may help to deal with this inter‐relation in chemistry teaching and teacher education.

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Bildung für nachhaltige Entwicklung und, Green Chemistry im Chemieunterricht

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Green Chemistry in der Schule

Unterricht und Experimente zur Nachhaltigkeit

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Corresponding Author

E-mail address: linkwitz@gmx.de

Otto‐Hahn‐Gymnasium , Saaler Mühle 8 , 51429 Bergisch Gladbach

Correspondence: Michael Linkwitz, Otto‐Hahn‐Gymnasium, Saaler Mühle 8, 51429 Bergisch Gladbach

Additional correspondence: Prof. Dr. Ingo Eilks, Institut für Didaktik der Naturwissenschaften (Abt. Chemiedidaktik), Universität Bremen - Fachbereich Biologie/Chemie, Leobener Str. NW2, 28359 Bremen
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Zusammenfassung
de

Vom Chemieunterricht wird ein stärkerer Wandel hin zu einer Bildung für nachhaltige Entwicklung gefordert, wobei der Wandel der Chemie zu grünen und nachhaltigen Verfahrensweisen berücksichtigt werden sollte. Aber wie lässt sich die grüne Chemie theoretisch als auch praktisch in den Unterricht integrieren? Dieser Artikel gibt einen Überblick über aktuelle Entwicklungen und macht Vorschläge, wie grüne Chemie systematisch Eingang in den Chemieunterricht in der Sekundarstufe II finden kann. Er fokussiert auf die theoretischen Hintergründe und stellt ausgewählte Experimente hierzu vor.

Summary
en

Chemical education is demanded to change more thoroughly towards education for sustainable development, whereby chemistry's change towards greener and more sustainable processes need to be recognized. But, how can green chemistry be integrated theoretically and practically into teaching? This article gives an overview on current developments and provides suggestions on how green chemistry can find its systemic way into senior secondary chemistry education. It focuses on the corresponding theoretical background and presents selected experiments.

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Corresponding Author E-mail address: linkwitz@gmx.de Otto‐Hahn‐Gymnasium , Saaler Mühle 8 , 51429 Bergisch Gladbach Correspondence: Michael Linkwitz, Otto‐Hahn‐Gymnasium, Saaler Mühle 8, 51429 Bergisch Gladbach Additional correspondence: Prof. Dr. Ingo Eilks, Institut für Didaktik der Naturwissenschaften (Abt. Chemiedidaktik), Universität Bremen - Fachbereich Biologie/Chemie, Leobener Str.

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Agenda 2030 für nachhaltige Entwicklung

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Die Agenda 2030 steht für ein neues globales Wohlstandsverständnis, das über die verengte Betrachtung von Pro-Kopf-Einkommen hinausreicht. Es geht um eine Umgestaltung von Volkswirtschaften hin zu nachhaltiger Entwicklung, beispielsweise durch verantwortungsvolle Konsum- und Produktionsmuster und saubere und erschwingliche Energie. Es wird deutlich, dass Klimapolitik, nachhaltige Entwicklung und Armutsbekämpfung untrennbar miteinander verwoben sind.

Die Umsetzung der Agenda in Verbindung mit dem Pariser Klima-Abkommen (Dezember 2015) bietet die große Chance, den Wandel hin zu nachhaltigen und emissionsarmen Lebens- und Wirtschaftsweisen weltweit zu schaffen - unser Verhalten also "enkeltauglich" zu machen. Dabei fordert die Agenda 2030 ausdrücklich, die Schwächsten und Verwundbarsten in den Mittelpunkt zu stellen und niemanden zurückzulassen ("leave no one behind").

Doch jeder Plan ist nur so gut wie seine Umsetzung. Die Ziele der Agenda 2030 können nur durch eine intensive Zusammenarbeit im Rahmen einer neuen globalen Partnerschaft erreicht werden. Alle Länder sind deshalb dazu aufgefordert, über ihre Anstrengungen und Fortschritte zu berichten - nicht nur national, sondern auch beim Hochrangigen Politischen Forum für nachhaltige Entwicklung der Vereinten Nationen (High Level Political Forum on Sustainable Development, HLPF).

Deutschland übernimmt Verantwortung und ist bereit, gemeinsam mit seinen Partnern zum erforderlichen Wandel beizutragen. Durch eine frühe Berichterstattung an das HLPF hat die Bundesregierung bereits 2016 ein deutliches Zeichen gesetzt.

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Die Agenda 2030 steht für ein neues glo­bales Wohl­stands­ver­ständnis, das über die ver­engte Be­trach­tung von Pro-Kopf-Ein­kommen hinaus­reicht. Es geht um eine Um­ge­staltung von Volks­wirt­schaften hin zu nach­haltiger Ent­wicklung, bei­spiels­weise durch ver­ant­wortungs­volle Konsum- und Pro­duktions­muster und saubere und er­schwingliche Energie. Es wird deutlich, dass Klima­politik, nach­haltige Ent­wicklung und Armuts­be­kämpfung un­trenn­bar mit­ein­ander verwoben sind.

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Linkliste vom Friedrich-Verlag zu NiU-Chemie Ausgabe 172, Nachhaltigkeit

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Projektseite Nachhaltigkeit und Chemie im Schülerlabor

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Nachhaltigkeit und Chemie im Schülerlabor

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NiU - Chemie, Ausgabe 172: Nachhaltigkeit

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NiU - Chemie, Ausgabe 172: Nachhaltigkeit

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kostenpflichtig

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Die Politik ringt seit Jahren um Lösungsansätze für die globalen Umweltprobleme. Junge Menschen fordern, wie man an der Bewegung „Fridays for Future" sieht, dass größere Anstrengungen als bisher für eine nachhaltige Gestaltung der Zukunft unternommen werden. 2015 haben die Vereinten Nationen 17 Ziele formuliert, die weltweit eine Transformation hin zu einer nachhaltigen Entwicklung einleiten sollen. Viele dieser Entwicklungsziele sind eng mit der Chemie verbunden.

Die Beispiele in der aktuellen Ausgabe von Unterricht Chemie geben Ihnen Anregungen, wie und wo Sie unterschiedliche Aspekte des Themas Nachhaltigkeit in Ihrem Chemieunterricht integrieren können.
Aus dem Inhalt:

Wenn nicht jetzt, wann dann? - Nachhaltigkeit im naturwissenschaftlichen Unterricht

Virtuelles Wasser - Über das Konzept des virtuellen Wassers Nachhaltigkeitsziele verstehen und umsetzen

Green Chemistry im Unterricht - Umsetzung eines theoretischen Ansatzes in einem Unterrichtsgang zur nachhaltigen Chemie

Energieumwandlung experimentell erleben - Energieparcours zum Thema Energie und Energieumwandlung

Glyphosat und grüne Pestizide - Nachhaltige Chemie und Nachhaltigkeitsbewertung im Chemieunterricht

Download-Material: Unter www.friedrich-verlag.de finden Sie zusätzliche Materialien zu einzelnen Artikeln zum Download.
Geben Sie dazu den auf Seite 1 im Heft angegebenen Download-Code in das Suchfenster ein.

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Die Politik ringt seit Jahren um Lösungsansätze für die globalen Umweltprobleme. Junge Menschen fordern, wie man an der Bewegung „Fridays for Future" sieht, dass größere Anstrengungen als bisher für eine nachhaltige Gestaltung der Zukunft unternommen werden. 2015 haben die Vereinten Nationen 17 Ziele formuliert, die weltweit eine Transformation hin zu einer nachhaltigen Entwicklung einleiten sollen.

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UNESCO-Portal zur Bildung für nachhaltige Entwicklung

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UNESCO-Portal zur Bildung für nachhaltige Entwicklung