Kapitel 3.3 - Materialien aus nachwachsenden Rohstoffen

Question 1

Definieren Sie nachwachsende Rohstoffe. Was ist die zentrale Idee für die nachhaltige Nutzung nachwachsender Rohstoffe?

Answer 1

-Nachwachsende Rohstoffe sind pflanzlichen oder tierischen Urprungs. Organische Materialien die innerhalb überschaubaren Zeitraum nachwachsen und somit immer wieder neu zur Verfügung stehen. Sie werden stofflich und energetisch genutzt.
Nutzung nachwachsender Rohstoffe nur in einem verträglichen (compatível) Mass (werden aus den natürlichen Kreisläufen entnommen)

Question 2

Was ist die wichtigste Stoffklasse im NawaRo-Bereich? Wie werden sie chemisch aufgebaut? Nenne Beispiele wo sie gefunden werden kann und mögliche stoffliche Nutzung.

Answer 2

Kohlenhydrate/Zucker/Saccharide. CnH2nOn (Ringsysteme)
-Zellwände von Pflanzenzellen (Cellulose = Polymer aus Glucose)
-Exoskelette von Insekten (Polysaccharid)
-Obst

Mögliche stoffliche Nutzung:
-Faserkomponenten in Verbundwerkstoffe (materiais compósitos)
-Ausgangsmaterial für Pharmaka und Waschmittel
-Herstellung von Kunststoffen
-Papierherstellung (Cellulose, Stärke)

Energetische Nutzung (energetische Nutzung von Kohlenhydraten aus Abfallprodukte wäre wesentlich sinnvoller):
-Ethanol

Question 3

Unterscheiden Sie Monosacchariden, Disaccharide und Polysaccharide und nenne Beispiele.

Answer 3

-Monosaccharide (Einfachzuckern): Glucose, Fructose
-Disaccharide (2 Monosaccharide): Saccharose, Lactose
-Polysaccharide (Vielfachzucker): Stärke, Cellulose, Glykogen

Question 4

Wo findet man Saccharose und wo kann diese genutzt werden?

Answer 4

-Man findet Saccharose in Zuckerrohr (cana de açúcar, Indien und Brasilien) und Zuckerrüben (açúcar de beterraba, Europa)
-Bestandteil von Beton/Zement
-Waschmitteln
-Kosmetika
-Kunststoffen
-Nahrungsquelle für die beteiligten Mikroorganismen bei Fermentationsprozesse (-> Medikamente, Kunststoffe, Kraftstoffe…)

Question 5

Was sind die mögliche Arten der glykosidischen Bildung bei Polysaccharide? Nennen Sie ein Beispiel wo das ein Unterschied macht.

Answer 5

-alpha oder beta
-Stärke und Cellulose sind Polymere von Glucose, aber sie haben völlig unterschiedliche Eigenschaften:
-Cellulose (beta-Bindungen): parallele Cellulose-Ketten zu Fasern -> hohe Zugfestigkeit (Zellwände von Pflanzen…)
-Stärke (alpha-Bindungen): Helix-Struktur, was kompakte und schnell zugängliche Glucosespeicher ermöglicht

Question 6

Zu welcher Klasse der Kohlehydrate gehört Cellulose? Wo findet man es? Wie wird sie genutzt?

Answer 6

-Polymer/Polysaccharide/Vielfachzucker
-Gefunden in Baumwollfasern, Holz
-Wird genutzt in:
-Papier, Kunststoffe (Cellophan…)
-Waschmitteln, Beschichtung von Medikamentenkapseln

Question 7

Zu welcher Klasse der Kohlehydrate gehört Stärke? Wo findet man sie? Wie wird sie genutzt?

Answer 7

-Polymer/Polysaccharide/Vielfachzucker
-Gefunden in Mais (Hauptquelle weltweit), Kartoffeln, Weizen, Reis
-Meist modifiziert genutzt (um Eigenschaften für den industriellen Einsatz zu verbessern):
-Kunststoffe (thermoplastische Stärke für z.B. kompostierbare Tragetaschen)
-Verpackungsmaterialien
-Ausgangsstoff für Biokrafststoffe (E10)
-Ausgangsstoff für biologisch abbaybare Kunststoffe (Polymilchsäure, PLA)

Question 8

Welche Eigenschaften hat Holz? Wofür wird sie genutzt? Was kann mit den Abfällen dieser stofflichen Nutzung gemacht werden?

Answer 8

-Verbundwerkstoff (zugfeste Fasern aus Cellulose in einer druckfesten Matrix aus Lignin und Hemicellulose) -> mit Stahlbeton vergleichbar
-Extrem belastbar
-Schlecht biologisch abbaubar

-Wird vor allem genutzt als:
- Baustoff
- Brennstoff
- Fertigung von Möbeln
- Papier

-Bei den Herstellungsprozessen von den oben genannten Nutzungen, fallen Holzabfälle, die noch stofflich genutzt werden können. Danach, kann man Energie aus den Abfällen noch gewinnen

Question 9

Slide 140 (Der Verbundwerkstoff Holz)