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Wissenswertes rund um Kunststoff und Kautschuk

Kunststoff und Kautschuk begegnen uns überall im Alltag. Entdecken Sie spannende Geschichten, überraschende Fakten und interessante Hintergründe – von historischen Entwicklungen und bekannten Produkten bis hin zu wichtigen Persönlichkeiten und Innovationen der Branche.

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  • Superpolymere am Start: Polyimid – eckig und umkaputtbar

    Polyimide widerstehen extremer Hitze und chemisch aggressiven Lösungsmitteln und haben dabei eine deutlich geringere Dichte als Metalle. Daher setzt man sie in der Industrie gerne ein, etwa als Isolierschicht auf Leiterplatten oder in der Raumfahrt. Gerade ihre hohe Stabilität bewirkt allerdings, dass Polyimide sehr schwer zu verarbeiten sind. Weder durch Schmelzen noch durch Ätzen kann man sie in die richtige Form bringen. An der TU Wien wurde nun eine neue Synthesemethode entwickelt, die ganz neue Möglichkeiten für diese Materialklasse eröffnet: Durch einen technischen Trick konnten erstmals eckige Polyimid-Partikel hergestellt werden. Runde Formen unerwünscht Salzkristalle unterm Mikroskop. Quelle: TU Wien „Wenn man kleine Kunststoffpartikel herstellt, entstehen meistens annähernd kugelförmige Strukturen“, sagt Miriam Unterlass vom Institut für Materialchemie der TU Wien. Für viele Anwendungen sind runde Partikel aber schlecht geeignet. „Oft verwendet man Flüssigkeiten, in denen Partikel mit spezieller Funktion enthalten sind, zum Beispiel als Farben und Schutzlackierungen“, erklärt Unterlass. „Die geometrische Form der Partikel entscheidet dann darüber, wie sich die Partikel in der Flüssigkeit anordnen und bewegen.“ Oft trocknen Flüssigkeiten, die Partikel enthalten, nicht gleichmäßig, , weil beim Verdunsten eine ungünstige Strömung entsteht, die Partikel in eine bestimmte Richtung transportiert. Es gab daher immer wieder Versuche, Polyimid-Partikeln oder ähnlichen Materialien eine kantige Form zu verpassen – bisher aber mit wenig Erfolg. Das Team von Miriam Unterlass an der TU Wien schlug nun einen ganz neuen Weg ein: Aus zwei verschiedenen Molekülen, die sich sonst auf recht ungeordnete Weise verbinden, wird zunächst ein eckiger Salzkristall hergestellt. Das gelingt, indem man die Reaktion in einem Gel ablaufen lässt. Das zähe Gel verlangsamt die Geschwindigkeit der Moleküle, die Reaktion wird gebremst und das Endprodukt sind wohlgeordnete Kristalle hoher Qualität mit einem Durchmesser von hunderten Mikrometern – sie sind mit freiem Auge sichtbar. Durch Hitze können die Kristalle dann in Polymere umgewandelt werden. (Quelle: TU Wien) Dann folgt der entscheidende Schritt: Die Kristalle werden erhitzt, dabei kommt es zu einer weiteren chemischen Reaktion: Der Salzkristall wird zum Polyimid umgewandelt – im festen Zustand, ohne aufgelöst zu werden. Als Nebenprodukt entsteht Wasser. Die eckige Form des ursprünglichen Salzkristalls wird beibehalten und ein kantiger Polyimid-Partikel entsteht. Das Material widersteht praktisch jedem Lösungsmittel und es bleibt bis 700 Grad stabil. Einsatzmöglichkeiten für derart widerstandsfähige Partikel gibt es viele. Man könnte sie mit anderen Materialien kombinieren und Schutzlacke erzeugen, oder Spezialmaterialien für die Weltraumfahrt. Werfen Sie einen Blick auf die Details. Hier geht's zur Originalpublikation: Konstantin Kriechbaum, D. Alonso Cerrón-Infantes, Berthold Stöger, Miriam M. Unterlass,Shape-Anisotropic Polyimide Particles by Solid-State Polycondensation of Monomer Salt Single Crystals, Macromolecules 48 (2015) 8773–8780 Das Material für besondere Einsatzzwecke Durch Gelkristallisation entsteht ein Salz, das dann mit Hitze zu Polymerpartikeln umgewandelt wird. (Quelle: TU Wien) Möglich wurde dieser Forschungserfolg durch die ungewöhnliche Kombination recht unterschiedlicher Bereiche der Chemie: „Gel-Kristallisation, Hochleistungsmaterialien, Festkörpersynthesen und Kristallographie – das sind Arbeitsgebiete, die normalerweise nicht viel miteinander zu tun haben“, sagt Miriam Unterlass. „Es war nicht einfach, derart unterschiedliche Herangehensweisen zusammenzuführen, aber am Ende hat es sich auf jeden Fall gelohnt.“ Mit derselben Methode – der Herstellung eines Salzes in Gel, das dann mit Hitze in Polymer-Partikel umgewandelt wird und die Kristallform erhält – sollten sich auch andere Hochleistungsmaterialien synthetisieren lassen. Weitere Experimente laufen bereits. Ihr Kontakt Dr. Miriam Unterlass Institut für Materialchemie Technische Universität Wien Getreidemarkt 9, 1060 Wien T: +43-1-58801-165206 miriam.unterlass@tuwien.ac.at

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  • Im biologisch abbaubaren Kunststoffsarg zu Grabe getragen

    Thema des Monats Januar 2016 Von Guido Deußing Teil drei unserer Themenreihe „Nachhaltigkeit“ beleuchtet ein Anwendungsfeld, in dem der Versuch erfolgreich geglückt zu sein scheint, Holz als bislang dominierendes Material durch Kunststoff beziehungsweise einen polymerbasierten biologisch vollständig und rückstandlos abbaubaren Faserverbund zu ersetzen. Quelle: istock / stellalevi Der Bestattungsritus ist so alt wie die Menschheit selbst. Unsere steinzeitlichen Vorfahren betteten ihre Verstorbenen in Steinkisten zur letzten Ruhe. Die Ägypter nutzen korbähnliche Gebilde aus geflochtenen Zweigen, bevor sie anfingen, gesellschaftlich Höhergestellte in prachtvolle Sarkophage aus Steinzeug oder Ton zu Grabe zu tragen. Die Bestattung des von Tuch umwickelten Leichnams war im Mittelalter bis in die Neuzeit hinein weitverbreitet, und noch heute wird dieser Ritus zum Beispiel in islamischen Ländern praktiziert. Die Einführung der Einsargung Mit Beginn des 19. Jahrhunderts ging man mehr und mehr dazu über, Tote in Holzkisten in Leichenhäuser aufzubewahren, die hierzulande und andernorts meist unmittelbar in Friedhofsnähe errichtet wurden. Die Konzentrierung geschah zum einen aus hygienischen Gründen. Die Befürchtung bestand, dass der für gewöhnlich im Kreis seiner Familie verbliebene Tote Krankheiten übertragen und Epidemien auslösen könnte. Ein berechtigt die Sorge, wie die Ausbreitung von Ebola zeigt. Zum anderen erfüllten Leichenhäuser ein wichtiges psychologisches Moment. Sie nahmen den Menschen die Angst, lebendig begraben zu werden. War jemand gestorben beziehungsweise für tot erklärt worden, wurde der leblose Körper ins Leichenhaus überführt und stand dort für die Dauer von wenigstens zwei Tagen unter Beobachtung. Diese Zeit sollte genügen, um sichere Zeichen des Todes zu erkennen. Daher auch die Bezeichnung Leichenschauhaus. Noch heute gilt hierzulande und anderenorts die Vorgabe, dass zwischen Tod und Beerdigung 48 Stunden verstreichen müssen. Sarg spielt eine wichtige Rolle bei der Bewältigung des Todes Das Einsargen stellt für Angehörige einen Schlüsselmoment dar im Prozess des Abschiednehmens und Loslassens. Der Sarg erweist sich sowohl emotional als auch physisch als Grenze. Funktional betrachtet ist der Sarg ein Behältnis, das dem Transport, der Aufbahrung und der Beisetzung eines Leichnams dient. Etymologisch leitet sich die Bezeichnung Sarg vom Griechischen sarkophagos ab, zu Deutsch Fleischfresser. Aus praktischer Sicht sind die Anforderungen, die ein Sarg erfüllen muss, nicht wirklich hoch: Der Sarg wird zur Erdbestattung auf dem Friedhof sowie für die Feuerbestattung im Krematorium verwendet. Er sollte hinreichend groß sein, um einen Leichnam aufzunehmen, robust und stabil in der Handhabung, sprich: vor allem bei Lagerung und Transport des Toten, einfach zu fertigen und nach Möglichkeit nicht allzu schwer zu tragen. Steht eine Feuerbestattung an, so gilt zudem die Prämisse der Brennbarkeit. In Europa war Holz sei jeher ein wichtiger, in hinreichender Menge verfüg- und bezahlbarer Baustoff. Zudem gab es genügend Kenner auf dem Gebiet der Holzverarbeitung; noch heute betreibt in ländlichen Gebieten so mancher Schreiner im Nebengewerbe ein Bestattungsunternehmen. Ein lukratives Geschäft, schließlich wird immer gestorben. Schwere Zeiten für Bestatter und Angehörige Die Zeiten und ändern sich und mit ihr der Mensch. Der Tod aber ereilt immer noch jeden, vielleicht nur nicht mehr ganz so früh. Gesunder Lebenswandel und medizinischer Fortschritt haben dazu geführt, die Sterberate zu senken oder stagnieren zu lassen. Die wirtschaftlichen Rahmenbedingungen, auch sie haben sich im Laufe der Zeit gewandelt. In Deutschland etwa wurde das Sterbegeld gestrichen, die Preise für Holz sind gestiegen und mit ihr jene für das ganze Drum und Dran einer Beerdigung. Billigimportsärge haben Hochkonjunktur, und viele Menschen treffen bereits zu Lebzeiten für sich die Entscheidung, mit Pauken und Trompeten oder sang-, klang- und spurlos abzutreten. Wer zu Lebzeiten kein Problem darin sieht, für sich einen Sarg auszusuchen, nimmt den Angehörigen eine schwere Last von den Schultern. Die Wahl eines wenngleich hinreichenden aber preiswerten Models entscheidet, wird vielfach mit der Wertschätzung gleichgesetzt, die Hinterbliebene ihrem Verstorbenen entgegenbringen. Mehr Individualität und Nachhaltigkeit in puncto Sargdesign Funktional betrachtet ist der Sarg ein Behältnis, das dem Transport, der Aufbahrung und der Beisetzung eines Leichnams dient. Aber, muss der Sarg aus Holz angefertigt sein? Trend mit Zukunft: Särge aus Biokunststoff. (Quelle: Onora) Marieke Havermans Schwiegermutter war gestorben und es ging darum, einen Sarg für die Verstorbene auszuwählen. Aus Sicht Havemans mangelte es den dargebotenen Särgen an Klasse und Individualität. Sie ähnelten einander sehr, waren mehr oder minder allesamt „dunkel, hässlich und viel zu teuer“, erinnert sich Havemans. Zudem seien viele Särge nicht einmal mehr aus Holz, sondern aus Spannplatten hergestellt, einem billigen Baustoff, der Formaldehyd emittiert. In Spanplatten, ist Marieke Havermans überzeugt, findet der Mensch kein würdiges Ende. Marieke Havermans war überzeugt, dass es bessere Sarglösungen geben kann. Eine, die hochwertig und gleichsam nachhaltig, biologisch unbedenklich und kompostierbar ist. Ein Sarg, der die Umwelt nicht belastet, attraktiv gestaltet und zu erschwinglichen Preis erhältlich ist. Die Idee, Särge aus biologisch abbaubarem Kunststoff zu bauen, ist nicht neu, allerdings mangelt es an konkreten Produkten. Das ergab Marieke Havermans Nachforschungen. Die Niederländerin kam nach Abwägung aller Daten und Fakten für sich zu der Erkenntnis, dass der Bestattungsmarkt reif sei für eine Veränderung. Sie kündigte ihren Job und gründete 2013, unterstützt von Fördermitteln, im Niederländischen ‚s-Hertogenbosch die Firma Onora mit dem Ziel, Särge aus biologisch abbaubarem Biokunststoff zu entwickeln und zu vermarkten. Von der Idee in die praktische Umsetzung Gefertigt wären die Onora-Särge im Spritzgussverfahren. Die notwendigen riesigen Spritzgussformen für die Sargschale und den Sargdeckel wurden in Deutschland entwickelt und in China gefertigt. (Quelle: Onora) Ziel war es, einen vollständig umweltverträglichen, aus biologischen Materialien bestehenden Sarg herzustellen, der sich innerhalb von zehn Jahren auf natürliche Weise rückstandslos zersetzt. Dieses Ziel zu erreichen, erforderte einiges an Entwicklerleistung und Durchhaltevermögen. Im ausklingenden Jahr 2015 schließlich begann Onora mit der Serienfertigung. Für die Herstellung seiner biokompatiblen Särge verwendet das niederländische Unternehmen einen speziellen Faserverbundwerkstoff auf Basis von Polymilchsäure (PLA) und Hanffasern. Laut Marieke Havermans sei es eine Herausforderung gewesen verbunden mit einer Vielzahl zeitintensiver Forschung, das für ihr Projekt geeignete Material zu ermitteln und auszutesten. PLA weist aufgrund der Molekülstruktur eien biologische Abbaubarkeit auf, wobei hierfür allerdings bestimmte Umweltbedingungen vonnöten sind, etwa wie sie in industriellen Kompostieranlagen existieren. Damit PLA unter „Friedhofsbedingungen“ biologisch abgebaut wird, musste ein passender Mix an PLA und biobasierten Additiven komponiert werden. Das aber gelang Marieke Havermans. Gefertigt wären die Onora-Särge im Spritzgussverfahren. Die notwendigen riesigen Spritzgussformen für die Sargschale und den Sargdeckel wurden in Deutschland entwickelt und in China gefertigt. Der Sarg, ein dünnwandiger Behälter, versehen mit Verstärkungsrippen und Versteifungselementen, wiegt etwa 25 Kilogramm und damit um die Hälfte weniger als ein Pendant aus Holz, und kann einen Körper von 150 kg Gewicht aufnehmen. Spritzgussverfahren bietet ein Mehr an Möglichkeiten Die Kosten eines konventionellen Holzsarges setzen sich nicht allein aus der Holzschale und dem Deckel zusammen, sondern auch von den für den Transport erforderlichen Bauteile, Verschlussmechanismen und Zierelementen. Da ihr Sarg im Spritzgussverfahren hergestellt wird, lassen sich Tragegriffe, Verbindungselemente oder andere Features in einem Arbeitsgang integrieren. Schrauben oder Klebemittel werden nicht benötigt, Kosten eingespart. Die Verwendung eines Kunststoffverbundmaterials bietet obendrein auch kreativen Spielraum bei der Gestaltung der Särge. Marieke Havermans hat ihrem Sarg ein weiches Design gegeben, geprägt durch abgerundeten Ecken und einer organischen Form, die mehr an einen Kokon als an einen Sarg erinnert. Geliefert werden die Särge ausgestattet mit Matratze, Kopfkissen und Decke aus organischem Gewebe, Hanf beziehungsweise Hanffasern sowie Öko-Baumwolle und in den Niederlanden auf ökologisch wertvolle Weise gewonnene Wolle.“ Absehbar will Onora unterschiedliche Sargmodelle aus Biokunststoff produzieren und europaweit vermarkten. Derzeit arbeitet die Entwicklungsabteilung des Unternehmens an weiteren interessanten Gestaltungselementen. Neben Standardsärgen werde das Unternehmen künftig auch Modelle in unterschiedlichen Farben sowie der Möglichkeit zur weiteren Individualisierung anbieten. Zudem solle die Produktpalette auf Urnen ausgeweitet werden. Vielversprechende Aussichten auf Erfolg am Markt Marieke Havermans ist zufrieden mit dem Erreichten. Absehbar will Onora unterschiedliche Sargmodelle aus Biokunststoff produzieren und europaweit vermarkten. (Quelle: Onora) Marieke Havermans ist zufrieden mit dem Erreichten. Und die Unternehmerin hat keinen Zweifel daran, dass sich ihre Ökosärge erfolgreich am Markt etablieren werden. In den Niederlanden und Belgien läuft das Geschäft an. Die Zeit sei reif für eine bahnbrechende Sargneuheit wie der ihren, ist Marieke Havermans überzeugt. Auf der Homepage http://onora.eu/de/des Unternehmens heißt es dazu: „Onora stellt ökologische Särge her. Als eines der wenigen Unternehmen am Markt fertigen wir Särge, die zu 100 Prozent nachhaltig sind. Unsere Särge sind vollständig biologisch abbaubar. Dies bedeutet, dass der Sarg keine Rückstände im Boden oder nach einer Verbrennung, in der Luft, hinterlässt, in Übereinstimmung mit der Philosophie: “from Cradle to Grave” (von der Wiege bis zur Bahre). Die Umweltbelastung ist beträchtlich geringer als bei Standardsärgen und sogar niedriger als die von anderen, ökologischen Särgen. Wir setzen somit weniger und hochwertigere Materialien für die Herstellung unser Särge ein.“ Ausgezeichnete Leistung Marieke Havermans bekommt tüchtig Rückenwind: Am 16. Dezember 2015 wurde auf der weltgrößten internationalen „Sixth WPC & NFC Conference“ der Nova Institut GmbH in Köln der begehrte „Wood and Natural Fibre Composite Award 2015“ verliehen. Dieser Innovationspreis würdigt neue Materialien und Produkte aus der Welt der Holz-Polymer- (WPC) und Naturfaser-Verbundwerkstoffe (NFC), die 2015 neu auf den Markt kamen oder kurz vor der Markteinführung stehen. Die über 220 Konferenzteilnehmer wählten aus sechs Nominierten die drei Gewinner. Den ersten Platz belegte die Firma Onora von Marieke Havermans mit ihrem 100-Prozent bio-basierten und mit Hanfasern verstärkten Sarg in Spritzgießtechnologie. In der Pressemeldung der nova-Institut GmbH heißt es dazu: „Die Teilnehmer wählten den naturfaserverstärkten, 100 % bio-basierten Sarg mit großem Abstand zum Sieger. Das Produkt wird spritzgegossen, was große Gestaltungsspielräume in Form und Farbe ermöglicht. Die bio-basierte Zusammensetzung macht den Sarg biologisch abbaubar und ist ein Beispiel für eine neue großvolumige Anwendung von Bio-Verbundwerkstoffen. Die Ökobilanz zeigt einen CO2-Fußabdruck, der nicht nur im Vergleich zu konventionellen, sondern auch im Vergleich zu anderen Öko-Särgen niedrig ist.“ Der Vollständigkeit halber hier noch ein Verweis auf Platz zwei und drei: Den zweiten Platz belegt mit der Millvision BV ebenfalls ein niederländisches Unternehmen. Es hält die Auszeichnung für einen Blumentopf aus biologisch abbaubarem Bioverbundwerkstoff mit Agro-Restfasern: „Aus Agro-Restfasern des Paprika- oder Tomatenanbaus und bio-basiertem Kunststoff werden die nominierten Pflanztöpfe zu konkurrenzfähigen Preisen produziert. Sie werden in Gärtnereien und Baumschulen verwendet und innerhalb weniger Monate auch in kalten Böden biologisch abgebaut. Der neuartige Blumentopf wirkt als Dünger, fördert so das Pflanzenwachstum und vermeidet die bei erdölbasierten Blumentöpfen anfallenden Plastikabfälle und den damit verbundenen Arbeitsaufwand.“ Platz drei belegten die finnische Unternehmen Aqvacomp Oy und Flaxwood Oy, die aus Cellulosefaser-verstärktem Polystyrol Musikinstrumente herstellen: Diese neuen Werkstoffe haben das Potenzial, heißt es in der Begründung, die Verwendung seltener und bedrohter Holzarten zu substituieren. Für unterschiedliche Instrumente wurden Rezepturen mit entsprechenden Eigenschaftsprofilen entwickelt, zum Beispiel ein Cellulosefaser-Verbundwerkstoff, der Grenadillholz in Klarinetten ersetzen kann. Die Komponenten haben exzellente Wärme- und Feuchtigkeitsbeständigkeit, wodurch die typischen Probleme beim Stimmen von Holzinstrumenten reduziert werden.“ Mehr über die Sieger und die anderen nominierten Kandidaten, den Innovationspreis und die WPC & NFC Conference, Cologne erfahren Sie unter http://wpc-conference.com

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  • Nachhaltigere Kosmetik für eine saubere Umwelt

    Thema des Monats November 2015 Von Guido Deußing Teil zwei unserer Themenreihe „Nachhaltigkeit“ wirft einen Blick auf die Verwendung von Mikropartikeln in Kosmetika und Körperpflege-Produkten. Bei den eingesetzten Teilchen handelt es sich häufig um Kunststoffe, die aber, wie wir inzwischen wissen, ein Problem für die Umwelt darstellen. Wissenschaftler haben sich auf die Suche nach einer adäquaten Ersatzlösung gemacht – und sind offenkundig fündig geworden. Belege dafür gibt es zuhauf: Die in Kosmetika und Körperpflegprodukten eingesetzten Mikroplastikpartikel stellen ein Problem dar. Vor allem über das Abwasser wird Mikroplastik in die Umwelt eingetragen und gelangt, ohne auch nur ansatzweise vollständig in Kläranlagen herausgefiltert oder eliminiert werden, in Binnengewässer und im weiteren Verlauf letztlich auch in die Weltmeere. Problemfall Mikroplastik Mikroplastik wird von im Wasser lebenden Organismen mit Nahrung verwechselt oder zusammen mit diesem aufgenommen. Problematisch erweist sich, dass Mikroplastik gesundheitsschädliche Additive enthalten sowie Pestizidrückstände oder andere Schadstoffe aus der Umwelt anlagern kann. Bei Muscheln, die Mikroplastik aufgenommen haben, fand man entzündetes Gewebe. Auch die Gesundheit des Menschen ist durch Mikroplastik bedroht, wenn es mit der Nahrung, etwa in Form kontaminierter Meeresfrüchte, verzehrt wird. Cellulosepartikel aus Buchenholz (hier in rasterelektronenmikroskopischer Aufnahme) sollen in verschiedene Pflegeprodukte eingearbeitet werden. © Fraunhofer IWM Auf der Suche nach Ersatz Einen wichtigen Beitrag Maßnahmen beizusteuern, die dem einen Riegel vorzuschieben, ist erklärtes Ziel von Forschern des Fraunhofer-Instituts für Werkstoffmechanik (IWM) in Halle. Im Rahmen ihrer Arbeit suchen sie nach Ersatzlösungen zu polymerbasierten Mikropartikeln wie sie in Kosmetika und Körperpflegeprodukten zum Einsatz kommen. In Zahnpaste oder in Körperpeelings werden Mikroplastikpartikel als Stabilisatoren oder sanft „Abrasiva“ (lateinisch abrasivo: Abkratzung) eingesetzt: In Zahnpasta dient es dem Zweck, farblich unschönen Zahnbela zu entfernen, in Peelings abgestorbene Hautschuppen. Je nach Anwendung liegt der Anteil an Mikroplastik am Produkt bei 90 Prozent. Mikroplastikverbot in der Diskussion Aufgrund ihrer schädlichen Wirkung auf die Umwelt haben einige US-amerikanische Bundesstaaten die Verwendung von Mikroplastik in Kosmetika und Körperpflegeprodukten bereits untersagt, in der Europäischen Union (EU) wird über ein Verbot nachgedacht. In diesem Zusammenhang ist auch der Einsatz des IWN zu sehen, das einen Fokus auf die Erforschung potenziell tauglicher Ersatzstoffe gerichtet hat, die vergleichbare Produkteigenschaften besitzen, auf die Umwelt aber keine negative Einflüsse ausüben und die sich im Idealfall, sprich ohne Spuren zu hinterlassen und rückstandslos unter natürlichen Bedingungen abgebaut werden. Anschließend werden die Produkte im Labor auf ihre abrasive bzw. reinigende Wirkung bewertet. © Fraunhofer IWM Cellulose bietet sich als Ersatz an An dieser Stelle setzt das Projekt „KosLigCel“ an, das vom Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM in Halle koordiniert wird. „Für Mikroplastikpartikel in Kosmetikprodukten wird heute meist Polyethylen eingesetzt. Wir wollen hingegen Partikel aus einem Naturprodukt nutzen, namentlich Cellulose, die aus Buchenholzresten hergestellt wird und die biologisch abbaubar ist“, erklärt Projektleiterin Dr. Vanessa Sternitzke vom Fraunhofer IWM. Sollte das Vorhaben gelingen, wäre dies ein wertvoller Beitrag zur Reduktion der Umweltbelastung durch Mikroplastik. Projektleierin Vanessa Sternitzke verweist in diesem Zusammenhang auf eine Studie der Vereinten Nationen (UN), wonach im Jahr 2012 allein in der EU 4300 Tonnen Mikroplastikpartikel in Pflegeprodukten eingesetzt wurden, die letztlich im Zuge ihrer Anwendung unweigerlich freigesetzt und in die Umwelt eingetragen werden. Diese 4300 Tonnen Kunststoff lassen sich künftig für langfristig sinnvollere Prozesse und Produkte einsetzen und nutzen. Alles braucht eine Startpunkt Im aktuellen „KosLigCel“-Projekt, das eine Laufzeit von zwei Jahren hat und zum Spitzencluster „BioEconomy“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung gehört, sollen unter anderem ein Körperpeeling und eine Zahncreme entwickelt werden. Projektpartner sind die CFF GmbH, ein Zellstoffverarbeiter aus Gehren (Thüringen), der für das Projekt Cellulose- und Ligninpartikel bereitstellt, sowie die Skinomics GmbH aus Halle, die vorrangig für die dermatologische Untersuchung der neuen Produkte zuständig ist. Die besondere Herausforderung liege darin, berichtet das IWN, ein Ersatzmaterial zu finden beziehungsweise zu entwickeln, das über das gewünschte Eigenschaftsprofil verfügt, sprich in Größe, Form, Härte und Oberflächenstruktur jenen der Mikroplastikpartikel entspricht, die substituiert werden sollen und die zugleich hautverträglich sind. Was mit synthetischen Polymermaterialien, die sich nach individuellen Vorgaben und Zielen regelrecht designen lassen, vergleichsweise leicht fällt, erweist sich unter Anwendung natürlicher Ingredienzien als Herausforderung. Neue Wege im Fokus Um sich dem gesteckten Ziel anzunähern, arbeiten die IWM-Forscher daran, die Cellulose aus Buchenholz zu modifizieren und bis auf die Mikrostrukturebene hinunter zu analysieren. Auch der Einsatz von Cellulose aus anderen Quellen, zum Beispiel Reststoffe der Hafer-, Weizen- und Maisproduktion, steht auf dem Prüfstand. Erstmalig wollen die Forscher auch den Einsatz von modifizierten schwefelfreien Organosolv-Ligninpartikeln in Kosmetikprodukten erproben. Vereinzelt wurden Versuche unternommen, Mikroplastikpartikel in Kosmetikprodukten durch andere Materialien wie Wachs, Salz oder Olivenkerne zu ersetzen. Bisher aber sind solche Ersatzstoffe nie materialwissenschaftlich bewertet worden. Das soll sich im Zuge des KosLigCel-Projekts ändern: „Die wissenschaftlichen Herausforderungen sind noch groß, um einen Ersatz für Polyethylen zu finden, der genauso gut wirkt, aber im Gegensatz zu Polyethylen im Wasser biologisch abbaubar ist und möglichst kostengünstig hergestellt werden kann“, sagt Dr. Vanessa Sternitzke. Man wolle möglichst genau herausfinden, welche Kriterien für die gewünschten Eigenschaften entscheidend sind. „Wenn wir das wissen“, ist die Projektleiterin überzeugt, „können wir zuverlässig bewerten, welche Materialien besonders gut geeignet sind, Mikroplastikpartikel zu ersetzen.“ Polymere besser nutzen, Mehrwerte generieren Im Idealfall könnte die Nutzung von Cellulose zudem weitere Einsatzfelder erschließen. Im Gegensatz zu Polyethylen nimmt der Zellstoff nämlich auch Wasser und Öl auf. Dieser Effekt könnte, das nur am Rande bemerkt, die Langzeitwirkung von Feuchtigkeitscremes verbessern helfen. Auch als Füllstoff in Aluminium-freien Deodorants kommen die Cellulose-Partikel infrage. Die 4300 Tonnen Polymermaterial, die bislang in die Herstellung von Mikroplastik in Kosmetika und Körperpflegeprodukten geflossen sind, werden absehbar in nachhaltigere Anwendungen fließen.

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  • Robo-Kicker: Mit Kunststoff zur WM

    Mit Robotern und Kunststoff zum Weltmeister-Titel? Das ist das erklärte Ziel der Christophorusschule (CJD) in Königswinter, die jetzt einen Kooperationsvertrag mit der Kunststoffindustrie in Deutschland geschlossen hat. Wissen sollte man dazu, dass Teams von Jugendlichen aus der ganzen Welt jedes Jahr mit ihren Robotern in Disziplinen wie „Soccer“, bei dem Roboter gegeneinander im Fußball antreten, oder „Rescue“ – hier geht es darum, durch ein Labyrinth zu finden – an den Start gehen, um ihre Weltmeister zu ermitteln. 2014 fand die WM in Brasilien statt, das Team der CJD erreichte einen hervorragenden dritten Platz. In diesem Jahr war China Austragungsort der WM, das CJD-Team musste aus Kostengründen leider passen. 2016 steht nun die Heim-WM in Leipzig auf dem Programm, und entsprechend gut vorbereitet wollen die Teams aus Königswinter an den Start gehen. Ein erster Kontakt zu PlasticsEurope Deutschland, wo aktuell die Sonderschau der weltweit wichtigsten Kunststoffmesse „K“ in Düsseldorf vorbereitet wird, ergab eine „Win-Win-Situation“: Die Kunststoffindustrie wird die Schüler unterstützen, die Jugendlichen ihrerseits werden während der bevorstehenden K-Messe täglich ihr Können und ihre Roboter bei der Sonderschau präsentieren. „Die Kooperation zwischen dem CJD Königswinter und PlasticsEurope bereitet uns große Freude, weil sie ein Meilenstein für die Weiterentwicklung der Robotik an unserer Christophorusschule ist“ erklärt Reinhard Koglin, Gesamtleiter der CJD. Michael Herrmann, Geschäftsführer beim Verband der Kunststofferzeuger PlasticsEurope Deutschland, ergänzt „Wir erreichen mit der Partnerschaft mehrere Ziele auf einmal. Zum einen zeigen wir einmal mehr, wie wichtig uns das Thema Bildung ist, und wir demonstrieren anschaulich die Bedeutung des Werkstoffs Kunststoff in einer Zukunftssparte wie der Robotik. Wir hoffen zudem, dass die Präsentation auf der weltweit wichtigsten Kunststoffmesse zu interessanten Kontakten für die Schülerinnen und Schüler führt und die Roboter mit gezieltem Einsatz von Kunststoff-Know-how noch besser werden. Vielleicht können wir helfen, einen WM-Titel nach Deutschland zu holen. Und selbstverständlich freuen wir uns auf spannenden Roboterfußball während der Messe“. Die Weltleitmesse der Kunststoffindustrie „K“ findet vom 19. bis 26. Oktober 2016 in Düsseldorf statt. Die Sonderschau geht wie schon in den Vorjahren mit dem Ziel an den Start, Zuschauer-magnet zu sein und beizutragen, Kunststoff, Kunststoffindustrie und die K selbst in die Öffentlichkeit zu tragen. Das Standmotto „Plastics shape the future“ zeigt die Richtung: Die Schau wird präsentieren, welche Entwicklungen mit Kunststoff heute bereits Gestalt annehmen und welche Visionen morgen Realität werden können. Sie bedient sich dabei filmischer Mittel ebenso wie direkt erlebbarer Beispiele und wird sich mit Sicherheit auch in gestalterischer Hinsicht abheben. Quelle PasticsEurope

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  • Zukunft braucht Nachhaltigkeit

    Thema des Monats: Oktober 2015 Von Guido Deußing Kunststoffe aus Pflanzenöl Der Nachhaltigkeitsgedanke verlangt nicht allein nach einem bewussten und sparsamen Umgang mit begrenzt vorhandenen Ressourcen, er beflügelt auch die Innovationskraft von Wissenschaft und Unternehmen in puncto Substitution fossiler Ressourcen durch regenerative Roh- und Ausgangsstoffe. Ein Trend, der sich auch in einem Forschungsvorhaben widerspiegelt: In den USA arbeiten Wissenschaftler an einer neuen Methode zur Herstellung von Polyurethan auf Pflanzenölbasis. Jede Branche hat ihre Herausforderungen. Die der Kunststoff- und Kautschukindustrie liegt unter anderem darin, Energie und Ressourcen effizient und nachhaltig einzusetzen sowie ihr Augenmerk auf die langfristigen Folgen des Einsatzes von und des Umgang mit Kunststoffen zu richten. Beflügelt wird dieses Vorhaben sowohl von ökologischen wie auch von ökonomischen Aspekten. Wer Energie und Rohstoffe einspart, schützt nicht nur die Umwelt, sondern spart auch Geld. Obendrein setzt der Nachhaltigkeitsgedanke kreatives Potenzial frei, was die Entwicklung neuer Herstellungsverfahren und -methoden beflügelt, aus denen heraus Unternehmen für sich Wettbewerbsvorteile generieren können. Aus Pflanzenöl lässt sich amerikanischen Wissenschaftlern zufolge Polyurethan herstellen. © istockphoto / AngiPhotos Auftakt der Themenreihe „Nachhaltigkeit“ Mit dem heutigen Thema des Monats „Kunststoffe aus Pflanzenöl“ starten wir eine Reihe von Beiträgen, die den Einsatz regenerativer Rohstoffe insbesondere im Hinblick auf die Herstellung polymerer Werkstoffe im Fokus haben. Wir werden allerdings auch darauf blicken, wann und wo es sinnvoll und weitsichtig erscheint, auf den Einsatz von Kunststoffen, etwa zu Gunsten regenerativer Ressourcen, zu verzichten: Kunststoff ist möglicherweise einfach zu wertvoll, um es einem Produkt beizumischen, dessen Lebensdauer nur von kurzer Dauer ist und absehbar in der Abfalltonne oder unkontrolliert in der Umwelt landet, doch dazu später mehr. Dieser Umdenkprozess trägt Früchte und führt in mancher Hinsicht buchstäblich zurück zu den Wurzel, was bedeutet, in bestimmten Fällen werden – erstmals oder vielleicht wieder – regenerative Materialien bevorzugt. Professor Michael Kessler. Quelle: Washington State University Attraktive Alternative im Blick Ein wichtiger – weil nachhaltiger und langfristig sinnvoller – Aspekt ist es, bei der Kunststoffproduktion statt auf Erdöl oder Erdgas auf regenerative Ressourcen zu setzen. Das Lied ist altbekannt, wird allerdings aus Sicht vieler Verfechter des Einsatzes biobasierter Kunststoffe nicht oft genug gesungen. Feldfrüchte beziehungsweise deren Erzeugnisse, im vorliegenden Fall handelt es sich um Pflanzenöle, bilden das Forschungsgebiet einer Gruppe von Wissenschaftlern unter Leitung von Professor Michael Kessler , Direktor der Fakultät für Maschinenbau und Materialentwicklung an der Washington State Universität in Washington/USA. Kessler und Kollegen ist es nach eigenen Angaben auf ganz neue Weise gelungen, unter Einsatz von Oliven- und Leinöl Polyurethane (PU) herzustellen. Polyurethan ist ein extrem widerstandsfähiger, verschleißfester und korrosionsbeständiger Kunststoff, der in der Produktion von Schaumstoffen, Autoreifen, Schläuchen und Dichtungsmitteln eingesetzt wird. © istockphoto / ImageegamI Neuer Weg in der Pflanzen basierten Kunststoffproduktion Laut Professor Kessler wurden im Jahr 2010 rund 14 Millionen Tonnen Polyurethan hergestellt; die Washington State University prognostiziert eine Anwachsen der weltweiten Produktion bis 2016 auf mehr als 18 Millionen Tonnen pro Jahr. Polyurethan ist ein extrem widerstandsfähiger, verschleißfester und korrosionsbeständiger Kunststoff, der in der Produktion von Schaumstoffen, Autoreifen, Schläuchen und Dichtungsmitteln eingesetzt wird. Bislang wird PU vornehmlich aus Mineralöl hergestellt. Der Ansatz, Polyurethan auf pflanzlicher Basis herzustellen, ist beileibe nicht neu. Allerdings hat sich die Forschergruppe um Michael Kessler mit ihrer Methode und dem Einsatz von Pflanzenöl auf ein, so wie Kessler es ausdrückt, neues Terrain vorgewagt: Pflanzliche Öle böten die Herstellung von Materialien mit einer größeren Bandbreite in puncto Flexibilität, Steifigkeit und Formenvielfalt, sind Kessler und Kollegen überzeugt. Zudem erwiesen sich Pflanzenöle als kostengünstig, leicht verfügbar und erneuerbar. Und man sei, last but not least, in der Lage, gentechnisch Anpassungen vorzunehmen. Polyurethane entstehen durch die Polyadditionsreaktion von Polyisocyanaten mit mehrwertigen Alkoholen, den Polyolen. Dabei erfolgt keine Abspaltung von Nebenprodukten wie bei der Polykondensation. (Quelle: Wikipedia) Lösemittelfrei Herstellung biobasierten Polyurethans Im Rahmen ihrer Studie haben die Forscher Polyurethan auf Basis von Oliven-, Raps-, Traubenkern-, Leinsamen- und Rizinusöl hergestellt. Während man bei der herkömmlichen Herstellung von PU mit mineralölbasierten Lösemitteln zu kämpfen habe, sei es den Wissenschaftlern der Washington State University in Zusammenarbeit mit Kollegen von der Iowa State in den USA und der Cairo University in Ägypten gelungen, auf den Einsatz von Lösemitteln und Katalysatoren gänzlich zu verzichten. Ein Blick auf einen grundlegenden Teil der PU-Herstellung: Bei der Polyurethanherstellung werden in einer Reaktion zwei unterschiedliche chemische Verbindungen miteinander kombiniert. Eine davon ist ein Polyol. Zu den Polyolen zählen organische Verbindungen, die mehrere sogenannte Hydroxygruppen (-OH) enthalten; hierbei handelt es sich um eine funktionelle Gruppe, die den reaktiven Charakter der Verbindungen nachhaltig prägt. Die Anzahl der Hydroxygruppen in einer chemischen Verbindung wird durch die Wortendung angezeigt: Enthält eine Verbindung ein, zwei oder drei Hydroxygruppen, so wird entsprechend die Endung „-ol", „-diol“ oder „-triol“ angehängt; ab vier Hydroxygruppen spricht man im Allgemeinen von einem „ Polyol “. Polyole, wie sie die Kunststoffindustrie benötigt, lassen sich petrochemisch, also auf Basis von Mineralöl herstellen, aber auch oleochemisch , sprich vornehmlich aus nachwachsenden Rohstoffen, im vorliegenden Fall aus Pflanzenölen. Professor Michael Kessler (l.) mit einem Kollegen in Labor. Quelle: Washington State University Die Ingredienz ist entscheidend, nicht ihre Herkunft Im Zuge der Polymerisation erhält der Kunststoff sein späteres Eigenschaftsprofil. Im Falle des Polyurethans werden die einzelnen Polyole zu einem dreidimensionalen Netzwerk verknüpft. Wie komplex dieses Netzwerk ist und welche Charaktereigenschaften der spätere Kunststoff besitzt, hängt entscheidend von den reaktiven Stellen im Molekül ab: Manche Öle, Leinöl zum Beispiel, besitzen fünf bis sechs reaktive Stellen; die resultierenden markomolekularen Gebilde sind von eher steifer Natur; andere Öle wiederum, zum Beispiel Olivenöl, verfügen über weniger reaktive Stellen, was einen niedrigeren Vernetzungsgrad nach der Polymerisation zu Folge, was das Material allerdings flexibler macht. Das besondere an ihrer Vorgehensweise sei die Art und Weise der Herstellung der Polyole, sagt Professor Kessler, ohne sich über chemische Details auszulassen. Der Herstellungsprozess ließe sich allerdings mit dem Lego-Bauprinzip vergleichen: „Die Verbindungen dieser chemischen Gruppe werden einfach zusammengesteckt und ergeben neue Verbindungen“, erklärt der Wissenschaftler. Die Art und Weise, wie Kessler und Kollegen Polyurethane herstellen, bezeichnen die Wissenschaftler als eine neue Art von Chemie, die auf der Kombination von Rizinusfettsäuren und modifizierten Pflanzenölen fuße. Technologietransfer erwünscht: Forscher suchen Anwender Als Direktor des Center for Bioplastics and Biocomposites , das die gemeinsamen Forschungsaktivitäten der Washington State University und der Iowa State University mit der Industrie in der Entwicklung biobasierter Kunststoffe bündelt, hofft Professor Kessler, ihre neue Methode möge auf Interesse der Kunststoffbranche stoßen. Das ihre Projekt beachtenswert zu sein scheint, darauf deutet allein die große Aufmerksam hin, die das Projekt bereits erfährt: Es wurde Anfang 2015 mit finanzieller Unterstützung der National Science Foundation, der US-Amerikanische Bundesbehörde zur Unterstützung von Forschung und Bildung sowie von Partnern aus Wissenschaft und Industrie auf den Weg gebracht. Insgesamt haben sich 24 Unternehmen dem Forschungsvorhaben angeschlossen. Guido Deußing Quelle Biobased Polyurethanes Prepared from Different Vegetable Oils, Chaoqun Zhang, Samy A. Madbouly, and Michael R. Kessler, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2015, 7 (2), pp 1226–1233, Publication Date (Web): December 26, 2014 (Research Article), DOI: 10.1021/am5071333

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  • Batterien aus Kunststoff für die Energiewende

    Sonne und Wind sind wichtige erneuerbare Energiequellen, die jedoch natürliche Schwankungen zeigen: Bei starkem Wind und strahlendem Sonnenschein wird zu viel, bei Windstille und Wolken dagegen zu wenig Strom produziert. Für eine kontinuierliche Stromversorgung und stabile Energienetze braucht es daher Stromspeicher. Vielversprechend sind sogenannte Redox-Flow-Batterien, die allerdings bislang einen entscheidenden Nachteil haben: Bei dieser Batterietechnik kommen teure Metalle und aggressive Säuren zum Einsatz. Foto:Das Jenaer Forscherteam (v. l.) Prof. Dr. Ulrich S. Schubert, Tobias Janoschka und Dr. Martin Hager mit der neuen Batterie. Quelle: Anne Günther/FSU Einen entscheidenden Schritt zu einer einfach handhabbaren, sicheren und zugleich ökonomischen Redox-Flow-Batterie ist nun einem Forscherteam der Friedrich-Schiller-Universität Jena, des Zentrums für Energie und Umweltchemie (CEEC Jena) und der JenaBatteries GmbH – einer Ausgründung der Uni Jena – gelungen: Sie haben eine Redox-Flow-Batterie auf Basis von Polymeren und einer ungefährlichen Kochsalzlösung entwickelt. „Das Neuartige an unserem Batteriesystem ist, dass es deutlich günstiger hergestellt werden kann, aber dennoch fast die Kapazität und Leistung herkömmlicher, metall- und säurehaltiger Systeme erreicht“, sagt Dr. Martin Hager. Bei einer Redox-Flow-Batterie bestehen die Elektroden nicht aus Feststoffen – meist Metalle und Metallsalze –, sondern liegen in gelöster Form vor: Die Elektrolytlösungen lagern in zwei Tanks, die den Plus- und Minus-Pol bilden und als Energiespeicher dienen. Mithilfe einer Pumpe werden sie in eine elektrochemische Zelle gebracht, in der die Elektrolyte chemisch reduziert bzw. oxidiert werden, so dass elektrische Energie frei wird oder gespeichert werden kann. Damit sich die Elektrolyte nicht vermischen, ist die Zelle in der Mitte durch eine Membran getrennt. „Bei diesen Systemen lassen sich Energiemenge und Leistung unabhängig voneinander einstellen. Außerdem ist die Selbstentladung sehr gering“, erklärt Martin Hager. Bisherige Systeme verwenden als Elektrolyte meist in Schwefelsäure gelöste Ionen des Metalls Vanadium. „Das ist nicht nur extrem teuer, sondern die Lösung ist zudem hochkorrosiv, so dass eine spezielle Membran nötig und die Lebensdauer der Batterie begrenzt ist“, so Hager. Die Redox-Flow-Batterie der Jenaer Forscher verwendet hingegen neuartige Kunststoffe: Diese ähneln in ihrem grundlegenden Aufbau Plexiglas und Styropor, doch sie sind so um funktionale Einheiten ergänzt, dass sie Elektronen aufnehmen bzw. abgeben können. Als Lösungsmittel sind keine aggressiven Säuren notwendig, sondern die Polymere „schwimmen“ in einer wässrigen Kochsalzlösung. „Auf diese Weise können wir eine einfache und preisgünstige Cellulose-Membran verwenden und auf giftige und teure Metalle verzichten“, erklärt Tobias Janoschka, Erstautor der aktuellen Studie. „Diese auf Polymeren basierende Redox-Flow-Batterie eignet sich daher ideal als Energiespeicher für große Windkraft- und Solaranlagen“, ergänzt Prof. Dr. Ulrich S. Schubert, Lehrstuhlinhaber für Organische und Makromolekulare Chemie an der FSU Jena und Direktor des CEEC Jena – einem in Deutschland einmaligen Energieforschungszentrum, das gemeinsam von der Universität Jena und dem Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme Hermsdorf/Dresden (IKTS) betrieben wird. Bis zu 10.000 Ladezyklen konnte die Jenaer Redox-Flow-Batterie in ersten Tests durchlaufen ohne entscheidend an Kapazität zu verlieren. Die Energiedichte des in der aktuellen Studie vorgestellten Systems beträgt zehn Wattstunden pro Liter. Doch die Wissenschaftler arbeiten bereits an größeren, leistungsfähigeren Systemen. Neben der Fortführung der Grundlagenforschung innerhalb der Universität entwickeln die Chemiker zudem im Rahmen des Startup-Unternehmens JenaBatteries GmbH ihr System zu marktreifen Produkten. Literatur Janoschka T et al. An aqueous, polymer-based redox-flow battery using non-corrosive, safe, and low-cost materials. Nature, DOI:10.1038/nature15746

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  • Kunststoffe schaffen Oberflächen

    Oberflächen sind von zentraler Bedeutung für die Wahrnehmung und Bewertung eines Produktes durch den Kunden. Optische und haptische Eigenschaften spielen dabei eine wichtige Rolle bei der Entstehung von positiven wie auch negativen Emotionen. Bewusste oder auch unbewusste Entscheidungen des Kunden werden so in hohem Maße beeinflusst. Rund 70 erwartete Fachexperten aus ganz Deutschland diskutieren am 10. November 2015 im Rahmen der Gemeinschaftsinitiative „Treffpunkt Kunststoff“ des Kunststoff-Netzwerks Franken e.V. und des Clusters Neue Werkstoffe Aspekte und Herausforderungen im Bereich des Designs, der Haptik und der Analytik für Oberflächentechnologien. (Abbildung: istockphoto / kyoshino) Während sich im Frühjahr 2015 der erste Teil der thematisch auf zwei Reihen aufgeteilten Tagung auf die Aspekte Werkzeugtechnik, Oberflächenbehandlung, Optik der Bauteile sowie Emotion konzentrierte, setzt die Tagung am 10. November 2015 im Kunststoffcampus Bayern in Weißenburg das Thema mit den Schwerpunkten Design, Haptik und Oberflächenanalytik fort. Gerade Kunststoffoberflächen kommt in diesem Zusammenhang in vielen Branchen wie der Konsumgüterindustrie, der Automobilindustrie, bei Spielzeug und in der Unterhaltungselektronik große Bedeutung zu. Welche Anforderungen werden an die Oberfläche gestellt, welche haptischen Effekte lassen sich realisieren, welche Analysemethoden gibt es und wie spielen Design und „Engineering“ bei der Produktentwicklung zusammen? Auf diese und weitere Fragen wird die Gemeinschaftsinitiative Treffpunkt Kunststoff „Oberflächentechnologien – von der Vorbereitung bis zum fertigen Bauteil. Teil 2: Haptik und Analytik“ eingehen und Möglichkeiten und Herausforderungen in der Kommunikation oder auch der Fehleranalytik aufzeigen. Mit dem Treffpunkt Kunststoff bieten das Kunststoffnetzwerk Franken e. V. und der Cluster Neue Werkstoffe auch 2015 wieder eine Plattform, um Akteure aller Wertschöpfungsstufen zusammenzuführen. Experten aus Industrie und Forschung, darunter die Hochschule Ansbach aber auch Procter & Gamble, Schwalbach, HP-T Höglmeier Polymer-Tech GmbH & Co. KG, Raitenbuch, PTS Plastic-Technologie-Service, Adelshofen, HBW Gubesch Thermoforming GmbH, Wilhelmsdorf, Schuster Beflockungstechnik GmbH & Co. KG, Burgebrach, Analytik Service Obernburg mainsite GmbH Co. KG, Obernburg oder der Innowep GmbH aus Würzburg werden einen umfassenden Überblick über die Möglichkeiten und Perspektiven der Oberflächentechnologie mit einem Fokus auf Haptik und Analytik geben. In aller Kürze Tagung „Treffpunkt Kunststoff 2015“ am kunststoffcampus bayern in Weißenburg führt Oberflächenspezialisten aus ganz Deutschland zusammen: Gemeinschaftsinitiative Treffpunkt Kunststoff Oberflächentechnologien – von der Vorbereitung bis zum fertigen Bauteil Teil 2: Haptik und Analytik 10. November 2015, kunststoffcampus bayern, Weißenburg Weitere Informationen > Bayern innovativ > Kunststoff Netzwerk Franken > Cluster neue Werkstoffe

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  • Die Welt von morgen tankt Sonne

    Thema des Monats: September 2015 Der weltweite Bedarf an elektrischer Energie, Rohstoffen für die Chemie- und Kunststoffindustrie sowie Flug-Kerosin mit Solarkraft decken – geht das? Zumindest ist Michael Carus, Geschäftsführer der Nova-Institut GmbH in Hürth bei Köln, davon überzeugt. Das Unternehmen hat sich auf die Vermarktung von Nachhaltigkeit spezialisiert. Unter Leistung der Nova-Institut GmbH findet am 29. und 30. September 2015 im Haus der Technik in Essen die nach eigenen Angaben größte europäische Konferenz zum Thema Kohlendioxid als Rohstoff für Kraftstoffe, Chemie und Polymere statt, bei der Vertreter aus Wirtschaft, Wissenschaft und Politik den neuesten Stand der Technologien diskutieren. „Die täglich auf die Landflächen der Erde eintreffende Solarenergie ist so groß“, ist Diplom-Physiker Michael Carus, Geschäftsführer der Nova-Institut GmbH in Hürth bei Köln, überzeugt, „dass Photovoltaikanlagen auf weniger als ein Prozent der globalen Landfläche ausreichen würden, um den gesamten Energiebedarf der Menschheit selbst im Jahre 2050 zu decken.“ Zu der direkten Nutzung der Solarenergie komme seiner Meinung nach die Nutzung weiterer erneuerbarer Energien wie Wind und Wasser hinzu. Diese globale Betrachtung zeige, „dass es auch langfristig grundsätzlich kein Problem darstellt, die Menschheit nachhaltig und umweltschonend mit Energie zu versorgen“. Zudem steige die Effizienz der Photovoltaik-Anlagen stetig: „Während heute übliche Solarzellen etwa 15 Prozent der eingestrahlten Solarenergie in Elektrizität umwandeln, erwarten Wissenschaftler bis 2050 eine Steigerung des Wirkungsgrads auf 40 Prozent“, sagt Michael Carus. Doch, ist der Umbau der Energieversorgung auf Erneuerbare Energien aber ökonomisch machbar? Michael Carus: „Neue Solar- und Windfarmen an günstigen Standorten kommen schon heute auf Stromgestehungskosten von 0,06-0,07 €/kWh und sind damit oft preiswerter als fossile oder nukleare Energiesysteme.“ Doch zwei systemimmanente Nachteile verlangsamten den Ausbau der Solar- und Windenergie, wie der Geschäftsführer meint. Demnach entfalle der Hauptteil der Kosten auf den Bau der Anlagen, die späteren Betriebskosten seien hingegen sehr niedrig. Dieser Sachverhalt erkläre die hohen Investitionskosten. Obendrein müssten zur weiträumigen Verteilung des Solar- und Windstroms die Stromnetze und Speichersysteme massiv ausgebaut werden; auch diese Maßnahme erfordere weitere Investitionen. Michael Carus, Geschäftsführer der Nova-Institut GmbH. Quelle: Nova-Institut GmbH Was würde es kosten, die gesamte Elektrizitätsversorgung der Menschheit auf Solarenergie umzustellen? Michael Carus: „Im Jahr 2014 wurden weltweit mehr als 1.300 Mrd. US-Dollar (1.200 Mrd. €) für militärische Rüstung ausgegeben, wovon nahezu die Hälfte auf die USA entfiel. Solarzellen sind heute bereits für 100 € pro kW Spitzenleistung erhältlich – zukünftig werden Preise zwischen 60 und 70 €/kW erwartet. Mit dem jährlichen Militäretat von 1.300 Mrd. USD könnten also mehr als 10.000 Gigawatt (GWpeak) pro Jahr an Photovoltaik-Anlagen gebaut werden. Dem gegenüber steht eine weltweit installierte Kraftwerksleistung von 5.550 GW (2012) mit einem aktuellen Anteil von bereits 26 Prozent erneuerbaren Energien.“ Auch wenn diese Rechnung natürlich stark vereinfacht und erhebliche zusätzliche Investitionen in Verteilungsnetze und Speicher notwendig seien, machten Sie doch vor allem eines deutlich: „Der weltweite Militärhaushalt weniger Jahre würde genügen, um die globale Stromversorgung auf die Nutzung von Solarenergie umzustellen“, ist Michael Carus überzeugt. Technische Entwicklungen der letzten Jahre hätten gezeigt, dass Solar-, Wind- und Wasserkraft nicht nur umweltfreundliche Elektrizität erzeugten, sondern auch zur Produktion von Rohstoffen genutzt werden könnten. Hierbei werde erneuerbare Energie verwendet, um zum Beispiel aus Wasser die Elemente Wasserstoff und Sauerstoff zu gewinnen. In Kombination mit Kohlendioxid ließe sich aus dem erzeugten Wasserstoff Methan, Methanol und einer Vielzahl weiterer chemischer Bausteine gewinnen. Dieser Prozess könne sowohl katalytisch als auch biotechnologisch vonstattengehen. Michael Carus: „Weltweit sind bereits mehr als 20 Pilotanlagen für diese revolutionäre Nutzung von CO2 in Betrieb und die ersten kommerziellen Anlagen befinden sich im Bau. Man spricht hierbei von Carbon Capture and Utilization (CCU) oder auch von Power-to-Gas und Power-to-Chemicals.“ Berechnungen zeigten, dass auf diesem Weg die Chemie- und Kunststoffindustrie nachhaltig mit organischen Rohstoffen versorgt werden konne. Selbst bei stark wachsender Nachfrage könne der Kohlenstoffbedarf der gesamten Chemie- und Kunststoffindustrie im Jahre 2050 mit CCU-Technologien leicht gedeckt werden: „Etwa zwei Prozent der Wüstenfläche würde genügen, um über Solar- und CCU-Technologien selbst im Jahr 2050 den Kohlenstoffbedarf der weltweiten Chemie- und Kunststoffindustrie zu decken“, spekuliert der Geschäftsführer. Schon heute könnten solarbetriebene CCU-Technologien einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz leisten. Eine der größten Herausforderungen stellen die immer weiter steigenden Kohlendioxidemissionen des Flugverkehrs dar. Fluggesellschaften und Flugzeughersteller investierten große Summen, um klimafreundliches Biokerosin aus Holz, Algen, Jatropha und biogenen Abfällen zu produzieren. Hohe Kosten sowie Unsicherheiten in Bezug auf Flächenbedarf, Biodiversität und potenzielle Konflikte mit Nahrungs- und Futtermitteln verhinderten bislang jedoch eine industrielle Umsetzung. Eine Alternative biete synthetisches Kerosin auf Basis von Solar-, Wind- und Wasserstrom sowie Kohlendioxid, welches bereits heute im Kleinmaßstab hergestellt wird. Über zehn Pilotanlagen arbeiteten mit Elektrolyse und Fischer-Tropsch-Synthese, um mit Wirkungsgraden von 70 bis 80 Prozent aus Solar- und Windstrom unterschiedliche Treibstoffe herzustellen. Das solare Kerosin petrochemisches Kerosin vollständig ersetzen, zeigt sich Michael Carus überzeugt, aufgrund seiner Reinheit besäße es obendrein auch noch bessere Verbrennungseigenschaften. Die Kosten hingen primär vom Preis des erneuerbaren Stroms ab und lägen in etwa auf dem Niveau von Biokerosin. Michael Carus: „Erste Ökobilanzen zeigen, dass die Klimabilanz des solaren Kerosins mit Abstand besser ist als alle Alternativen. Die CO2-Emissionen pro Tonne solarem Kerosin liegen deutlich unter denen von bio-basiertem Kerosin und um 80 bis 90 Prozent unter denen von petrochemischem Kerosin. Berechnungen zeigen, dass die Einhaltung des 2-Grad-Celsius-Klimaziels nur mit solarem Kerosin möglich ist. Im Vergleich zu Biokerosin sind zudem der Flächen- und der Wasserbedarf deutlich geringer. Die hier kurz beschriebenen Technologien bedeuten nichts Anderes als eine Nachhaltigkeitsrevolution der gesamten Energie- und Rohstoffversorgung.“ Am 29. und 30. September 2015 treffen sich im Haus der Technik in Essen führende Vertreter aus Politik, Wissenschaft und Industrie zur größten europäischen Konferenz zum Thema „Kohlendioxid als Rohstoff für Kraftstoffe, Chemie und Polymere“, um den neuesten Stand der Technologien und Strategien zur raschen Implementierung gemeinsam zu diskutieren. Erwartet werden 200 Teilnehmer aus der ganzen Welt, darunter zahlreiche Weltkonzerne. Zum Programm

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  • Kunststoffabfall treibt sogar in der Arktis

    Forschende des Alfred-Wegener-Institutes, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) zeigen in einer neuen Studie erstmals, dass Plastikmüll inzwischen auch in arktischen Gewässern an der Wasseroberfläche treibt. Wie der Abfall so weit nach Norden gelangt, ist noch unklar. Für die arktischen Meeresbewohner aber dürfte er zum Problem werden, berichten die Autoren aktuell im Onlineportal des Fachmagazins Polar Biology. Plastikreste wurden unter anderem schon in den Mägen von Seevögeln und Grönlandhaien gefunden. (Foto: AWI) Plastikmüll gelangt im Meer bis in die entferntesten Regionen des Planeten und verschont dabei auch die Arktis nicht mehr. Das zeigt eine der ersten Müllzählungen nördlich des Polarkreises, welche von einem Forschungsteam des Alfred-Wegener-Institutes, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) und des belgischen Laboratory for Polar Ecology durchgeführt worden ist. Von ihren Ergebnissen berichten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in einem Artikel, der gestern im Online-Portal der Fachzeitschrift Polar Biology erschienen ist. Um das Ausmaß der Verschmutzung zu messen, hatten die Wissenschaftler eine Expedition des Forschungseisbrechers Polarstern in die Framstraße genutzt. So heißt das Meeresgebiet zwischen Grönland und Spitzbergen. Von Bord des Schiffes und vom Helikopter aus suchte das Team um die AWI-Biologin Dr. Melanie Bergmann im Juli 2012 nach Müllteilen, die an der Wasseroberfläche trieben. Diese „Müllwache“ hielten die Forscher über eine Fahrt- und Flugstrecke von insgesamt 5600 Kilometern durch. „Insgesamt haben wir 31 Müllteile entdeckt“, berichtet Melanie Bergmann. Diese Zahl klingt im ersten Moment klein, zeigt aber, dass in der weit entfernten Arktis überhaupt Müll an der Wasseroberfläche zu finden ist. „Da wir die Zählungen von der Schiffsbrücke aus, also 18 Meter über der Meeresoberfläche, beziehungsweise von Bord eines Hubschraubers gemacht haben, haben wir natürlich in erster Linie großes Treibgut erfasst. Unsere Zahlen sind deshalb aller Wahrscheinlichkeit nach eine Untertreibung des tatsächlichen Müllbestandes“, sagt die AWI-Meeresbiologin. Bekannt ist nämlich, dass Plastikabfälle in ein bis zwei Zentimeter kleine Bruchstücke zerfallen, wenn sie länger im Meer treiben. Die in dieser Studie gezählten Kunststoffreste in der Framstraße könnten aus einem neuen Müllstrudel stammen, der sich Computermodellen zufolge seit einigen Jahren in der Barentssee nördlich Norwegens und Russlands bildet. Solche auch als „Garbage Patches“ (Müllflecken) bezeichneten Müllstrudel entstehen, wenn viele der im Wasser treibenden Plastikteile früher oder später von großen kreisenden Meeresströmungen eingefangen werden und sich im Zentrum dieser Wirbel konzentrieren. Fünf solcher Müllwirbel sind bisher weltweit bekannt. Der sechste in der Barentssee entsteht wahrscheinlich gerade. In ihm, so vermutet Melanie Bergmann, sammelt sich der Müll aus den dicht besiedelten Küstenregionen Nordeuropas. „Es ist denkbar, dass ein Teil dieses Abfalls dann weiter nach Norden und Nordwesten bis in die Framstraße treibt“, erklärt die AWI-Biologin. „Eine andere Ursache für die Müllfunde in der Arktis könnte der Rückgang des arktischen Meereises sein, wodurch immer mehr Fischtrawler, dem Kabeljau folgend, weiter nach Norden vorstoßen. Vermutlich gelangt von den Schiffen Müll absichtlich oder aus Versehen in die arktischen Gewässer. Wir gehen davon aus, dass sich dieser Trend fortsetzt“, so die Wissenschaftlerin. In einer früheren Studie hatte Melanie Bergmann Fotoaufnahmen vom arktischen Meeresboden nach Plastik-, Glas- und anderen Abfallresten durchsucht. Dabei stellte sie fest, dass auch in der Tiefsee die Müllmenge in den vergangen Jahren zugenommen hat. Die Mülldichte ist am Meeresboden der Framstraße sogar 10 bis 100 mal höher als an der Wasseroberfläche. „In der Arktis finden wir in der Tiefsee durchschnittlich 2,2 bis 18,4 Müllteile pro Kilometer Fahrtstrecke. Für uns ist das ein Indiz dafür, dass der Müll letztlich auf den Meeresboden sinkt und sich in der Tiefsee wie in einem Endlager sammelt“, erläutert die AWI-Expertin ihre Forschungsergebnisse. Problematisch ist der treibende Müll in der Arktis insbesondere für Seevögel, die sich von Beute ernähren, die ebenfalls an der Wasseroberfläche schwimmt oder treibt. Das gilt insbesondere für Eissturmvögel, die zeitlebens auf hoher See bleiben. Aktuelle Untersuchungen aus dem Isfjord auf Spitzbergen zeigen, dass 88 Prozent der untersuchten Eissturmvögel Plastikteile verschluckt hatten. Und selbst Grönlandhaie verschlucken den Plastikabfall. So haben Forscher in den Mägen von bis zu acht Prozent der südlich von Grönland gefangenen Haie Plastikmüll gefunden. Melanie Bergmann betont, dass die Mülldaten für ihre aktuelle Studie während einer Meeressäuger- und Seevogelstudie auf „Polarstern“ erfasst wurden. „Wir haben diese zoologischen Beobachtungsfahrten einfach genutzt, um ganz nebenbei auch den Müll zu zählen“, berichtet sie. „Ship of Opportunity“ (Schiffsreise mit Gelegenheit) nennen Wissenschaftler Gelegenheiten wie diese, bei denen wissenschaftliche Ergebnisse quasi nebenbei auf Expeditionen gewonnen werden, die eigentlich ein anderes Ziel verfolgen. „Da sich Müll von Bord eines fahrenden Schiffes aus relativ leicht erfassen lässt, bietet es sich an, künftig häufiger ,Ships of opportunity’ zu nutzen, um mehr über die Verbreitung des treibenden Mülls weltweit zu erfahren. Dazu eignen sich sowohl Überflüge als auch Fahrten mit Forschungsschiffen, mit Kreuzfahrt- und Handelsschiffen oder Fischereifahrzeugen“, erläutert Melanie Bergmann. Wie sie und ihre AWI-Kollegen Lars Gutow und Gunnar Gerdts sonst noch dem Plastikmüll im Meer auf die Schliche kommen, erfahren Sie im neuen AWI-Online-Schwerpunkt: Müll im Meer. Literatur Melanie Bergmann, Nadja Sandhop, Ingo Schewe, Diederik D’Hert, 2015: Observations of floating anthropogenic litter in the Barents Sea and Fram Strait, Arctic. Polar Biology. DOI :10.1007/s00300-015-1795-8

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  • Mikroplastik bedroht Seevögel

    Laut einer aktuellen Studie über den Einfluss mariner Fremdkörper auf Seevögel, durchgeführt unter Leitung von Wissenschaftlern der "Australia’s Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation" (CSIRO) und des "Imperial College London", ergab, rund 60 Prozent aller Arten von Seevögeln haben Plastikrückstände im Darm. Prognostiziert wird einen Anstieg auf 99 Prozent im Jahr 2050. Bereits heute sollen 90 Prozent der Seevögel bereits Plastikteile gefressen haben. Durchgeführt wurde die in der Zeitschrift Proceedings publizierte Studie von Dr. Chris Wilcox, Senior Research Scientist bei CSIRO in Zusammenarbeit mit Dr. Denise Hardesty und Dr. Erik van Sebille mit dem Ziel, Aufschluss über die Bedrohung der weltweit vorkommenden Seevögel, darunter Albatrosse, Sturmtaucher und Pinguine, durch Plastikrückstände zu erhalten. Basis ihrer Untersuchung bildet die Auswertung wissenschaftliche Studien, die seit dem frühen 1960er-Jahren veröffentlicht wurden. Deren Auswertung ergab, während in 1960 in weniger als fünf Prozent vereinzelter Seevögel Kunststoffrückstände gefunden wurden, lag die Zahl im Jahr 2010 bei rund 80 Prozent. Gefunden wurden Plastiktüten, Flaschenverschlüsse sowie Kunststofffaser aus Textilien, die über die Kanalisation, Mülldeponien und Flusszuläufe in die Ozeane gespült wurden. Nach Angaben der Forscher, verwechseln due Vögel das bunte Plastik mit Plankton (Futter) oder schlucken es versehentlich. Einmal aufgenommen, führen die Fremdkörper zu Entzündungen im Verdauungstrakt. Sie verursachen Gewichtsverlust und können den Tod der Tiere herbeiführen. Um das Risiko infolge der Aufnahme von Kunststoffteilen vorherzusagen zu können, verwendet sie eine Mischung aus Literatur Umfragen, ozeanographische Modellierung und ökologischen Modellen. Mit ihrer Untersuchung sei man erstmals in der Lage, sind die Wissenschaftler überzeugt, Aussagen darüber zu treffen, wie weitreichend sich Kunststoffrückstände auf die marine Welt auswirken. Das geschätzte 90 Prozent aller Seevögel Kunststoffe gefressen habe, deute auf die gegenwärtige Verschmutzung der Umwelt, insbesondere der Ozeane, mit Kunststoff hin. Bis zu 200 Plastikstücke haben die Wissenschaftler im Verdauungstrakt einzelner Vögel gefunden. Seevögel seien in diesem Zusammenhang ausgezeichnete Indikatoren für die Gesundheit des marinen Ökosystems. Wie die Forscher herausfanden, liegt die größte Beeinträchtigung durch Kunststoffrückstände der marinen Welt insbesondere in südlichen Gefilden nahe Australien, Südafrika und Südamerika. Diese Bereiche beherbergen die größte Vielfalt unterschiedlicher Spezies. Große Sorge bereitet den Wissenschaftlern das Schicksal der Pinguine und Riesenalbatrosse, die in diesen Gebieten leben. Zwar sei die Belastung der Ozeane beziehungsweis die Dichte an Kunststoffrückständen in den berüchtigten Müllteppichen in der Mitte der Ozeane am höchsten, allerdings lebten nur sehr wenige Tiere dort, erklärte Dr. van Sebille, vom Grantham Institute am Imperial College London. Die Wissenschaftler fordern zum Wohl der marinen Flora und Fauna einen sorgfältigeren und nachhaltigeren Umgang mit Kunststoffprodukten vor allem polymerer Verpackungsmittel. Ein Rückgang des Eintrags von Kunststoffmüll würde sich nachweislich unmittelbar und positiv auf die Gesundheit der Tierwelt auswirken. Source Plastics Today

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  • Kunststoffe machen Schule

    Thema des Monats: August 2015 Von Guido Deußing Überall auf der Welt starten Kinder in den Schulalltag. Für viele von ihnen beginnt damit ein ganz neuer Lebensabschnitt, der geprägt ist von zahlreichen neuen Erfahrungen und Erkenntnissen. Ganz am Rande lernen die Kinder dabei die Leistungsfähigkeit polymerer Werkstoffe kennen. Tausende Mädchen und Jungen habe es bereits getan, andere werden es in Kürze und auch zukünftig tun – zum ersten Mal ihren Ranzen packen. In Rom, in München oder Helsinki, allen I-Dötzchen (Schulanfängern) überall auf der Welt ist eines gemein: sie fiebern dem Tag ihrer Einschulung begeistert entgegen. Norwegische Kinder werden traditionell zur Feier des Tages neu eingekleidet. In Deutschland erhält jeder Erstklässler eine große Schultüte, gefüllt mit (hoffentlich) vielen nützlichen Dingen für den Schulalltag, frischem Obst, etwas zum Spielen. Was die Kinder nicht sehen: Hinter den kleinen Freuden, die man ihnen anlässlich ihrer Einschulung bereiten, verbirgt sich der viel beschriebene Ernst des Lebens, schließlich ist es in den meisten Ländern eine Pflicht, die Schule aufzusuchen. Spaß am Ernst des Lebens? Ungeahntes stützt auf die Kleinen ein: Sie müssen fortan pünktlich sein, still sitzen, sich konzentrieren. Sie sollen aufmerksam zuhören, sich aktiv am Unterricht beteiligen. Sie sollen lernen und leisten und ja nur keine Albernheiten mehr machen oder Herumzappeln, obwohl die Wissenschaft herausgefunden hat: Hin- und Herrutschen auf dem Stuhl kurbelt die Durchblutung und die Sauerstoffversorgung an. Das wiederum fördert Konzentration und Leistungsvermögen. [ 1 , 2 ] Früher oder später beschleicht manchen Grundschüler, manche Grundschülerin ein Gefühl der Wehmut; die Zeit im Kindergarten war einfach nur schön. Jeden Tag Spielen, Spaß, Spannung und die Freiheit der Veränderung: Wer keine Lust mehr hatte zu malen, zu basten oder zu bauen, suchte sich kurzerhand eine andere Beschäftigung. © istockphoto / VYCHEGZHANINA Der Schulalltag ist weit davon entfernt. Es gibt den Lehrer, der fordert und im Idealfall auch fördert, es gibt Schüler/Innen, die den Anforderungen entsprechen und ihren Platz finden müssen; es gibt Richtlinien und Stundenpläne, Klassenarbeiten und Hausaufgaben, und es gibt den Pausengong, in der Lehranstalt Herrscher über Raum und Zeit, ungnädig gegen jeden, der zu spät zum Unterricht kommt. Manches Kind hat Schwierigkeiten sich auf die neue Lebenssituation einzulassen. Kindern den Einstieg in den Schulalltag erleichtern In Italien verlässt man sich darauf, dass der heilige San Remigio seine Hände schützend über die Dreikäsehochs hält und alles richten wird. Die Rheinländer sehen die Dinge ähnlich, haben dafür aber keinen Schutzpatron. Sie vertrauen auf die Kraft der Serie und halten sich an die Lebensweisheit, dass alles kommt, wie es kommen muss und dass bislang immer alles gut gegangenen ist. Ausnahmen bestätigen die Regel. In Wirklichkeit aber braucht es mehr als einen Heiligen und kluge Worte; es braucht die tatkräftige Unterstützung der Eltern, der Lehrer und des ganzen Bildungssystems, damit die Kinder mit Freude lernen und die Schule nicht als Last empfinden. Um ihren Kindern den Einstieg in den Schulalltag buchstäblich zu erleichtern, sollten Eltern und Erziehungsberechtigte insbesondere einen Blick darauf haben, was ihre Kinder in die Schule tragen: Nicht nur seinen Inhalt, sondern vor allem auch den Ranzen oder Tornister, kurz Toni genannt, selbst, das wohl wichtigste Utensil eines Schulkindes. Beim Kauf eines Tornistern kann man einiges richtig machen ... aber auch viele Fehler begehen. Wer sich beim Einkauf eines Tornisters keine Gedanken macht, nur optische oder rein funktionale Aspekte im Fokus hat, nimmt billigend in Kauf, dass die Schultasche allzu leicht zu schwer und unhandlich wird für das Kind. Haltungsanomalien infolge von Fehlbelastungen können weitreichende Folgen für die körperliche und geistige Gesundheit des Kindes haben. © istockphoto / David Franklin Woran aber erkennt man einen guten Schultornister? Es gibt einige Kriterien, die ein Ranzen erfüllen sollte, um als akzeptabel eingestuft werden zu können. Grundsätzlich gilt für die erste Schultasche, was im Übrigen auch für die zahlreichen Dinge gilt, die in den Ranzen hineingehören, wie Federmäppchen, Stifte oder Hefte: Experten raten bei Kauf, auf Qualität zu achten. Tornister aus Kunststoff haben klar die Nase vorn Der Ranzen sollte aus strapazierfähigem und regenabweisendem Material sein, dass in der Dunkelheit einfallendes Licht reflektiert, um die Sichtbarkeit des Kindes im Straßenverkehr zu erhöhen, empfiehlt Dr. Rüdiger Baunemann von PlasticsEurope. Zudem sollte der Ranzen stabil sein, nicht zu schwer, aber auch nicht zu leicht und über ordentliche, gepolsterte Träger verfügen, die sich auf die für das Kind richtige Länge einstellen lassen, um nur einige wichtige Punkte zu nennen. Hochwertige Kunststoff-Ranzen, wie sie heute gang und gäbe sind, haben klar die Nase vorn. Sie erfüllten die Anforderungen, wie sie von anerkannten Prüfinstitutionen aufgestellt wurden, in mustergültiger Weise. Dessen ungeachtet gibt es von Hersteller zu Hersteller qualitative Unterschiede, die es zu berücksichtigen gilt. Mit anderen Worten: Kein Einkauf ohne die verschiedenen Tornister hinreichend verglichen zu haben. Auf jeden Fall leisten Kunststoffranzen einen wichtigen Beitrag hinsichtlich Tragekomfort und Verkehrssicherheit, aber auch zum Umweltschutz. Dr. Rüdiger Baunemann: „Ein qualitativ hochwertiger Tornister aus Kunststoff ist ein Hightech-Produkt und steht die Grundschulzeit locker durch – und was lange hält, muss nicht aufwändig neu produziert werden. Diese Haltung schont die Umwelt und den Geldbeutel der Eltern. Wenn der Toni schließlich ausgemustert wird, lässt er sich ausgezeichnet verwertet; in Deutschland liegt die Verwertungsquote bei 99 Prozent.“ [ 3 ] Apropos K: Die Firma Rethaka aus Südafrika hat sich das Los der 11.4 Millionen Schulkinder im Land angenommen, die oftmals über keinen Strom daheim verfügen, was sie aber benötigen, um ihre von der Schule mitbrachten Hausaufgaben nicht mühsam im Mondlicht oder im Schein eine Kerze erledigen zu müssen. Wer lernt, braucht Licht. Repurpose roduziert modische schicke Schulranzen die mit Solarzellen ausgestattet sind und die den Strom für die Schreibtischlampe produziert. Für die Herstellung der trendigen Schulranzen verwendet Rethaka Altkunststoff [ 4 ]. Erfahren Sie mehr in unserem Newsportal unter Apropos K . Trolli oder Ranzen? Noch stehen am Beginn der Schulkarriere, die einige Jahre dauert und die ein qualitativ hochwertiger Ranzen aus Polymermaterialien locker in gutem Zustand überdauern sollte – auch wenn er im Pausenhof nicht immer pfleglich behandelt, sondern auch schon einmal geworfen, gestoßen oder getreten wird. Kunststoff an sich erfüllt die geforderten Kriterien an Robustheit, Beständigkeit, Flexibilität und Gewicht, um nur einige zu nennen, allerdings gilt es auch auf die Verarbeitung des Materials zu achten, hier kann es große Unterschiede von Hersteller zu Hersteller geben. (Im Internet finden sich verschiedene Seiten mit Testberichten über Ranzen [ 5 , 6 ].) Blicken wir einmal auf einige für den Kauf eines Tornisters für einen Erstklässer wichtigen Details: Grundsätzlich raten Experten zu einem Ranzen, den das Kind auf dem Rücken trägt. Trollis mögen auf den ersten Blick eine Erleichterung für das kindliche Knochengerüst darstellen, erweisen sich aber bei genauerem Hinsehen als Handicap, etwa wenn es darum geht, dass das Kind Treppen zu überwinden oder öffentliche Verkehrsmittel zu benutzen hat. Das Tragen eines Tornisters hingegen kann sich, entgegen früherer Annahmen, als förderlich für die Rückengesundheit darstellen, weil es zum Muskelaufbau beiträgt. Wie sich Schulranzen mit unterschiedlichem Gewicht auf den Körper von Kindern auswirken, haben Wissenschaftler des Kidcheck-Teams der Universität des Saarlandes gemessen. Quelle: UdS/dasbilderwerk Die Ingredienz ist entscheidend, nicht ihre Herkunft Wie schwer darf ein Tornister sein? Bislang gebe es keinen wissenschaftlich fundierten Beleg dafür, dass Rückschmerzen oder Haltungsprobleme bei Heranwachsenden mit dem Tragegewicht einen Ranzen in Zusammenhang gebracht werden können. Aktuelle Ergebnisse zeigten sogar, „dass durchschnittlich fitte Heranwachsende auch bei einem Tragegewicht von 20 % ihres Körpergewichtes keine Anzeichen von Überlastung zeigen (Kid-Check Studie der Universität des Saarlandes 2008), wohingegen körperlich schwächliche Kinder durchaus schon bei 12 % Tragegewicht Anzeichen einer Überbelastung aufweisen.“ Darauf verweist der Verein Aktion gesunder Rücken auf seiner Homepage [ 7 ] ohne vergessen zu bemerken, dass Normwerte leicht zu irreführenden Kaufentscheidungen führen und den Blick von eigentlich komplexeren Problemen ablenken können. © istockphoto / TatyanaGl Als weitere Ursache für Rückenbeschwerden bei Heranwachsenden diskutiert wird im Zusammenhang mit dem Alter, der individuellen Belastungsverträglichkeit (Kraft und Koordinationsleistung), der Belastungsdauer, der ergonomischen Qualität des Schulranzens/Schulrucksacks, dem individuellen Trageverhalten vor allem auch unterschiedliche Risikofaktoren wie Bewegungsmangel und stundenlanges Sitzen. Blick auf ein ergonomisches Trageverhalten Auf den Punkt gebracht: Ist der Ranzen schwerer als in etwa 15 Prozent des Körpergewichts des Kindes könnten Probleme auftreten. Entscheidend ist jedoch weniger das Gewicht, sondern mehr das ergonomische Trageverhalten: Die Trageriemen sollten wenigstens vier Zentimeter breit sein, um nicht einzuschneiden, und so eingestellt sein, dass der Ranze dicht am Körper anliegt, um eine gute Druckverteilung zu gewährleisten. Ist der Ranzen zu leicht, fehlt ihm möglicherweise die für eine gesunde Haltung notwendige Stabilität. Einfluss auf das Gewicht des Ranzens nimmt vor allem der Inhalt: das, was das Kind mit zur Schule trägt. Wenn Eltern ihrer Kontrollpflicht nachkommen und regelmäßig einen Blick in den Toni werfen, lässt sich leicht und schnell erkennen, was zu den wichtigen Gepäckstücken gehört und was als überflüssiger Ballast vom Rücken des Kindes entfernt gehört. In den Ranzen gehört: die Arbeit des Tages und natürlich ein gesundes Frühstück bestehend aus Vollkornprodukten, Obst und Wasser; idealweise verpackt in Mehrwegdosen und Flaschen aus Kunststoff – weil Kunststoff und robuster ist als Glas und nachhaltiger als Frühstücksbeute aus Kunststoff oder Papier. Kunststoff macht Schule Der TÜV in Hessen hat auf Basis der Daten der Bundesarbeitsgemeinschaft für Haltungs- und Bewegungsförderung e. V. alle wichtigen Ratschläge rund um den Ranzen in einem Ratgeber zusammengefasst, der sich im Internet herunterladen lässt. Zum Download Guido Deußing

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  • Plastikbälle schützen Trinkwasser vor dem Verdunsten

    Not macht erfinderisch. Damit die Trinkwasserqualität nicht beeinträchtigt wird und um einen Verlusten von Millionen Litern Wasser durch Verdunsten zu minieren, setzt die Stadt Las Angeles im US-Bundesstaat Kalifornien auf die Schutzwirkung Tausender Plastikbälle. Sie sind pechschwarz, messen etwa zehn Zentimeter im Durchmesser und sind mit Wasser gefüllt. Hergestellt wurden die Plastikbälle für kleines Geld, der Stückpreis liegt bei 0,36 US-Dollar, aus hochdichtem, handelsüblichem Polyethylen (PE), dem Ruß zugesetzt wurden, um es zu schwärzen – daher die Bezeichnung Schattenball – sowie weitere Additive, um sie widerstandsfähig gegen ultraviolettes (UV) Sonnenlicht zu machen, dessen Energie sie aufnehmen und speichern. Tausende der Bälle schwimmen auf den Wasseroberfläche der Trinkwasserreservoirs von Los Angeles. Das dortige Department of Water and Power (LADWP) hat sie dicht an dicht zu Wasser gelassen, um eigenen Angaben zufolge die Verdunstungsrate um bis zu 90 Prozent zu reduzieren und den Verlust von 300 Millionen Litern Trinkwasser pro Jahr zu verhindern, genug, um 8100 Menschen ein ganze Jahr lang zu versorgen. Die PE-Bälle halten Vögel und Wildtiere vom Wasser fern und verhindern so den Eintrag von Fäkalien sowie von Staub und anderen Kontaminationen. Wie ein Schutzschirm reguliert die Haut aus Plastikbällen die Erwärmung des Wassers durch das Sonnenlicht. Diese Maßnahme beeinflusst nicht allein den Verdunstungsprozess. Dadurch, dass der Anstieg der Wassertemperatur im Rahmen gehalten wird, wird ein Aufblühen von Algen verhindert, was sich positiv auf die Qualität des Trinkwassers auswirkt. Zudem limitiert die Gesamtheit der schwarzen Bälle auf der Wasseroberfläche Wechselwirkungen halogenierter Verbindungen im Wasser, namentlich von Bromid und Chlor, die natürlicherweise im Grundwasser vorkommen (Bromid) beziehungsweise dem Wasser zu Desinfektionszwecken zugesetzt werden (Chlor), die unter Einfluss von energiereicher Sonnenstrahlung zu krebserregenden Verbindungen (Bromat) zu reagieren. GD Quelle Plastics Today

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