Ressourcenbewirtschaftung 6. Semester UI13 1.3
Kunststoffe & Nährstoffe
Kunststoffe & Nährstoffe
Wie werden Kunststoffe geschäumt?
1)Diese Styrolpolymere enthalten ein Treibmittel …
2)… das beim Erwärmen ein Vorschäumen bewirkt (Lagerform lose geschüttet)
3)Beim Wiedererwärmen blähen die luftgefüllten Perlen auf, erweichen und verschweissen unter Druck miteinander zu einem PS-Schaum-Formkörper
Wie werden Kunststoffe gekennzeichnet?
Kennzeichnung mit dem recycling-Code (Nummer 01 bis 07)
--> dient zur eindeutigen Identifikation, damit Materialien in den Wiederverwertungskreislauf zurückgeführt werden können.
https://de.wikipedia.org/wiki/Recycling-Code
Nenne einige Möglichkeiten Kunststoffe zu erkennen.
- Spezifisches Gewicht (Dichte Schwimmtest mit Salz)
- Brennbarkeit & Brandverhalten
- pH-Bestimmung
- Bruchprobe
- Fingernabelprobe
Für welchen Bereich wird mit Abstand am meisten Plastik eingesetzt und welche Kunstoffart kommt dabei zur Verwendung?
Verpackungen mit 39,5 %
PE-LD
PE-HD
PET
Vorteile von Kunststoffen?
- langlebig, witterungsfest
- hoch belastbar
- geringe Produktionsenergie
- leicht
- einfach Formbar und universell einsetzbar
- reziklierbar
Nachteile von Kunststoffen?
- ökologisch sehr schlecht bis nicht abbaubar (Mikroplastikteilchen)
- meistens aus nicht erneuerbaren Erdölressourcen
- UV-Anfällig
Wie sieht die Kunststoffverwertung in Europa aus (Stand 2014)
25.8 Millionen Tonnen Plastikabfall
29,7% Recycling
39,5 % Verbrennung
30,8% Mühldeponien
Wie hoch ist der Jahresverbrauch an Kunststoffen in der Schweiz?
1 Million Tonnen
Nenne 3 Verwertungswege für Kunststoffe
- Werkstoffliche Verwertung
- Markomoleküle bleiben erhalten (Regranulat)
- Rohstoffliche Verwertung
- Makromoleküle werden abgebaut (Monomere)
- Energetische Vewertung
- Markomoleküle werden verbrannt (Energie, Dampf, Strom)
Wie sind Biokunststoffe definiert?
a)biobasierte Kunststoffe (bezugnehmend auf Rohstoffquelle)
und/oder
b)Biologische abbaubare Kunststoffe (bezugnehmend auf die Funktionalität)
und/oder
c)Biokompatible Kunststoffe (Bezugnehmend auf die Verträglichkeit mit dem menschlichen und tierischen Körper)
Wie sieht der Flächenbedarf für Biokunststoffe aus nachwachsenden Rohstoffen relativ zur Gesamtfläche von Deutschland aus?
20% der totalen Flächen bzw. die Hälfte der zur Verfügung stehenden Ackerflächen müssten dafür eingesetzt werden
Wie wirken sich Phosphorüberschüsse aus der Landwirtschaft auf Mensch und Umwelt aus?
- Eutrophierung von Gewässern
- Schwindende Biodiversität
Wie wirken sich Stickstoffüberschüsse aus der Landwirtschaft auf Mensch und Umwelt aus?
- Schwindende Biodiversität (Nitrat)
- Lachgas (Starkes Treibhausgas faktor 298 GWP 100 Jahre)
- Ammoniak
- Stickoxide
Wie können Stickstoffüberschüsse reduziert werden in der Landwirtschaft?
- langsame N-Freisetzung im Boden (organische Dünger)
- bedarfs und zeitpunktorientierte Anwendung
- Ausbringtechnik verbessern (einarbeiten, nicht spritzen sondern Injektion oder Schleppschläuche)
- Information an Landwirte (wann vor Regen damit es nicht oben aufliegt und zu Ammoniak wird
- Organischer Dünger: wird darum eher verwendet, da langsamen Stickstoffeintrag
- Fruchtfolgen
- Güllegruben (Abdecken, Keine Luftbewegung, Vermeidung Abgase)
- Bei Kühen: Futtermittelwahl / Zusammensetzung hat auch Einfluss auf Ammoniak.
Wie können Phosphorüberschüsse reduziert werden in der Landwirtschaft?
- Ausbringtechnik verbessern (einarbeiten)
- Mobilisierung im Boden durch Mikroorganismen. Boden beleben
Nenne 2 Möglichkeiten einer Nährstoffbilanzierung
- Hoftorbilanz: Vergleich Einfuhr mit Ausfuhr. Einfach bei Betrieben mit relativ geschlossenem Nährstoffzyklus wie Milch- und Mastbetriebe mit betriebseigenem Futter. Stickstoffeinfuhr über Leguminosen und atmosphärische Ablagerungen.
- Suissebilanz: Gesamter Nährstoffanteil aus Tierhaltung wird aufgrund des Tierbestandes auf dem Betrieb und der Normen für tierische Ausscheidungen berechnet.
Gesetzliche Rahmenbedingungen der Schweiz zum Einsatz von P und N als Dünger
- Alle: Einsatz agronomisch begründen, die Bodenverhältnisse berücksichtigen, Witterung sowie die Beschränkungen der Gewässer- und Umweltschutzgesetzgebung
- Betriebe mit Nutztierhaltung: Klare Regelung der Nährstoffmenge bei konventionell und bio
- Wer Direktzahlungen bezieht:
o Zahl der Nutztiere am Standort anpassen
o Konventionell: 10% Überschuss
o Bio: 0% Überschuss
o Betriebe ohne N/P-Zufuhr sind von der Berechnung des gesamtbetrieblichen Nährstoffhaushalts befreit, wenn ihr Viehbesitz pro Hektare düngbare Flächen einen bestimmten Wert nicht überschreitet
Was ist der Sinn der Monoverbrennung von Klärschlamm
Die Monoverbrennungsasche wird gelagert und der enthaltene Phospor soll mit zukünftigen technologien wirtschaftlich zurückgewonnen werden können.
Damit kann der Import und somit die Abhängikeit der begrenzt verfügbaren Ressource Phosphor minimiert werden.
Theoretisch könnte so die gesamte importierte Menge an im importieren Mineralischem Phosphordünger ersetzt werden (ca. 6000 Tonnen)
Wie sind die gesetzlichen Vorgaben betreffend Phosphorrückgewinnung?
Aus kommunalem Abwasser, aus Klärschlamm zentraler Abwasserreinigungsanlagen oder aus der Asche aus der thermischen Behandlung von solchem Klärschlamm ist Phosphor zurückzugewinnen und stofflich zu verwerten.
Die Pflicht zur Rückgewinnung von Phosphor nach Artikel 15 gilt ab dem 1. Januar 2026.
Wie soll zuküntig das Phosphorrecycling in der Schweiz aussehen.
Beziffere die wesentlichen Stofflüsse
bild
Wie gross ist der Erdölverbrauch der Schweiz in kg Öläquivalente pro Tag und Person?
9,6 kg
Wie gross ist der Erdölverbrauch von Nordamerika in kg Öläquivalente pro Tag und Person?
15,9 kg
Wie lange reichen die Erdölvorkommen nach heutigen prognosen?
Reichweite ca. 59 Jahre
Wie gross ist das technisch und wirtschaftlich förderbare Erdölvorkommen (Stand 2014)?
ca 226 Milliarden Tonnen
Was geschiht bei der Destillation von Rohöl?
Aufteilung in verschiedene Ölfraktionen anhand von unterschiedlichen Siedetemperaturen.
Zu welchem Anteil werden aus dem Rohöl, Produkte aus Kunstoff hergestellt?
4-5%
Für welche zwei Bereiche wird der Hauptanteil an Erdöl verbraucht (Europa)?
Verkehr (45%)
Energie & Heizung (42%)
Wie hoch ist die weltweite Kunststoffproduktion pro Jahr (Stand 2014)?
311 Millionen Tonnen
Was zeichnet thermoplasten aus?
plastisch formbar in bestimmten Temperaturbereich. Bei zu grosser Hitze schmelzen sie jedoch.
Was zeichnet duroplasten aus?
Nach der Aushärtung können diese Kunststoffe nicht mehr verformt werden.
Was zeichnet elastomere aus?
Formfeste, aber elastische verformbare Kunststoffe
Was sind Copolymere?
Sie bestehen nicht nur aus einer Art von Kunststoffen, sondern sind ein Gemisch aus zwei oder mehreren Kunststoffen.
Somit lassen sich die Eigenschaften von verschiedenen Kunststoffen miteinander kombinieren.
Charakterisiere Polymersationen
Polymerisationen sind Polyreaktionen, d.h. Reaktionen, bei denen aus Monomeren Polymere entstehen, sie sind industriell sehr bedeutend, weil ein Grossteil der Kunststoffe durch Polymerisationen hergestellt wird.
Die Wachstumsreaktion bei Polymerisationen verläuft ohne erkennbare Stufen und ohne Abspaltung von Nebenprodukten, die Monomere enthalten mindestens eine Doppelbindung anhand derer sie sich an die wachsende Polymerkette addieren.
Charakterisiere Polykondensationen
Bei der Polykondensation reagieren Monomere, die über zwei oder mehr funktionelle Gruppen verfügen, miteinander zu Polymeren, genauer gesagt zu Polykondensaten.
Die Polykondensation verläuft in Stufen, und bei der Reaktion der Monomere werden Nebenprodukte (meist Wasser) abgespalten.
Die zwei wichtigsten Reaktionsmechanismen für Polykondensationen sind die Veresterung, die zur Bildung von Polyestern führt, und die Carbonsäure-amidbildung, durch die Polyamide entstehen
Charakterisiere die Polyaddition
Die Polyaddition verläuft wie die Polykondensation in Stufen, d.h. die Mono-mere können an beiden Enden reagieren, und so entstehen zunächst kurze Molekülketten aus wenigen Monomeren (Oligomere), die miteinander oder auch mit längeren Ketten reagieren können.
Der wesentliche Unterschied zur Polykondensation ist, dass hierbei keine Nebenprodukte abgespalten werden, sondern dass die Monomere miteinander reagieren, indem sich Atome und Elektronenpaare verschieben.
Nenne einige wichtige Kunststoffverarbeitungsverfahren
- Extrudieren
- Kalandrieren
- Spritzgiessen
- Extrusionsblasformen
- Schäumen
Erkläre Extrudieren
In einem beheizten Zylinder dreht sich eine Schnecke, welche die Frommasse nach vorn fördert, verdichtet, plastifiziert (aufschmilzt) und homogenisiert. Vor den Schneckenzylinder ist ein Werkzeug gesetzt, dieses gibt der plastisch austretenden Masse die gewünschte Form
Erkläre Spritzgiessen schematisch
Die Spritzgiessmaschine besteht aus der «Spritzenheit» und der «Schliesseinheit». Die Spritz-einheit ist ein Extruder mit hin und her beweglicher Schnecke, die die Formmasse fördert, plastifiziert und ausstösst. Die Schliesseinheit öffnet und schliesst das Werkzeug.
Wie funktionieren Extrusionsblasformen
Dieses Verfahren dient der Herstellung von Hohlkörpern aus Thermoplasten. Ein Extruder drückt einen fast plastischen Schlauch in ein zweiteiliges Hohlwerkzeug. Durch das Schliessen des Werkzeugs wir der Schlauch oben und unten luftdicht abgequetscht. Eigeblasene Luft drückt ihn dann an die abkühlende Innenwände des Werkzeuges und formt ihn so zum Hohlkörper.
Was wird durch Kalandrieren hergestellt?
Dieses Verfahren hat seine grösste Bedeutung bei der Herstellung von Folien aus PVC und beschichteten Geweben.
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Flashcards
Wie gross ist der Erdölverbrauch der Schweiz in kg Öläquivalente pro Tag und Person?
9,6 kg
Wie gross ist der Erdölverbrauch von Nordamerika in kg Öläquivalente pro Tag und Person?
15,9 kg
Wie lange reichen die Erdölvorkommen nach heutigen prognosen?
Reichweite ca. 59 Jahre
Wie gross ist das technisch und wirtschaftlich förderbare Erdölvorkommen (Stand 2014)?
ca 226 Milliarden Tonnen
Was geschiht bei der Destillation von Rohöl?
Aufteilung in verschiedene Ölfraktionen anhand von unterschiedlichen Siedetemperaturen.
Zu welchem Anteil werden aus dem Rohöl, Produkte aus Kunstoff hergestellt?
4-5%
Für welche zwei Bereiche wird der Hauptanteil an Erdöl verbraucht (Europa)?
Verkehr (45%)
Energie & Heizung (42%)
Wie hoch ist die weltweite Kunststoffproduktion pro Jahr (Stand 2014)?
311 Millionen Tonnen
Was zeichnet thermoplasten aus?
plastisch formbar in bestimmten Temperaturbereich. Bei zu grosser Hitze schmelzen sie jedoch.
Was zeichnet duroplasten aus?
Nach der Aushärtung können diese Kunststoffe nicht mehr verformt werden.
Was zeichnet elastomere aus?
Formfeste, aber elastische verformbare Kunststoffe
Was sind Copolymere?
Sie bestehen nicht nur aus einer Art von Kunststoffen, sondern sind ein Gemisch aus zwei oder mehreren Kunststoffen.
Somit lassen sich die Eigenschaften von verschiedenen Kunststoffen miteinander kombinieren.
Charakterisiere Polymersationen
Polymerisationen sind Polyreaktionen, d.h. Reaktionen, bei denen aus Monomeren Polymere entstehen, sie sind industriell sehr bedeutend, weil ein Grossteil der Kunststoffe durch Polymerisationen hergestellt wird.
Die Wachstumsreaktion bei Polymerisationen verläuft ohne erkennbare Stufen und ohne Abspaltung von Nebenprodukten, die Monomere enthalten mindestens eine Doppelbindung anhand derer sie sich an die wachsende Polymerkette addieren.
Charakterisiere Polykondensationen
Bei der Polykondensation reagieren Monomere, die über zwei oder mehr funktionelle Gruppen verfügen, miteinander zu Polymeren, genauer gesagt zu Polykondensaten.
Die Polykondensation verläuft in Stufen, und bei der Reaktion der Monomere werden Nebenprodukte (meist Wasser) abgespalten.
Die zwei wichtigsten Reaktionsmechanismen für Polykondensationen sind die Veresterung, die zur Bildung von Polyestern führt, und die Carbonsäure-amidbildung, durch die Polyamide entstehen
Charakterisiere die Polyaddition
Die Polyaddition verläuft wie die Polykondensation in Stufen, d.h. die Mono-mere können an beiden Enden reagieren, und so entstehen zunächst kurze Molekülketten aus wenigen Monomeren (Oligomere), die miteinander oder auch mit längeren Ketten reagieren können.
Der wesentliche Unterschied zur Polykondensation ist, dass hierbei keine Nebenprodukte abgespalten werden, sondern dass die Monomere miteinander reagieren, indem sich Atome und Elektronenpaare verschieben.
Nenne einige wichtige Kunststoffverarbeitungsverfahren
- Extrudieren
- Kalandrieren
- Spritzgiessen
- Extrusionsblasformen
- Schäumen
Erkläre Extrudieren
In einem beheizten Zylinder dreht sich eine Schnecke, welche die Frommasse nach vorn fördert, verdichtet, plastifiziert (aufschmilzt) und homogenisiert. Vor den Schneckenzylinder ist ein Werkzeug gesetzt, dieses gibt der plastisch austretenden Masse die gewünschte Form
Erkläre Spritzgiessen schematisch
Die Spritzgiessmaschine besteht aus der «Spritzenheit» und der «Schliesseinheit». Die Spritz-einheit ist ein Extruder mit hin und her beweglicher Schnecke, die die Formmasse fördert, plastifiziert und ausstösst. Die Schliesseinheit öffnet und schliesst das Werkzeug.
Wie funktionieren Extrusionsblasformen
Dieses Verfahren dient der Herstellung von Hohlkörpern aus Thermoplasten. Ein Extruder drückt einen fast plastischen Schlauch in ein zweiteiliges Hohlwerkzeug. Durch das Schliessen des Werkzeugs wir der Schlauch oben und unten luftdicht abgequetscht. Eigeblasene Luft drückt ihn dann an die abkühlende Innenwände des Werkzeuges und formt ihn so zum Hohlkörper.
Was wird durch Kalandrieren hergestellt?
Dieses Verfahren hat seine grösste Bedeutung bei der Herstellung von Folien aus PVC und beschichteten Geweben.
Wie funktioniert kalandrieren?
PVC wird in plastischem Zustand zwischen zwei oder mehreren Walzen zu einem endlosen Folienband breitgewalzt. Nach Verlassen des Kalanders kann die Folie durch Prägen (z.B. mit Ledernarbung), Bedrucken, Beflocken, Metalisieren weiter behandelt werden.
Wie werden Kunststoffe geschäumt?
1)Diese Styrolpolymere enthalten ein Treibmittel …
2)… das beim Erwärmen ein Vorschäumen bewirkt (Lagerform lose geschüttet)
3)Beim Wiedererwärmen blähen die luftgefüllten Perlen auf, erweichen und verschweissen unter Druck miteinander zu einem PS-Schaum-Formkörper
Wie werden Kunststoffe gekennzeichnet?
Kennzeichnung mit dem recycling-Code (Nummer 01 bis 07)
--> dient zur eindeutigen Identifikation, damit Materialien in den Wiederverwertungskreislauf zurückgeführt werden können.
https://de.wikipedia.org/wiki/Recycling-Code
Nenne einige Möglichkeiten Kunststoffe zu erkennen.
- Spezifisches Gewicht (Dichte Schwimmtest mit Salz)
- Brennbarkeit & Brandverhalten
- pH-Bestimmung
- Bruchprobe
- Fingernabelprobe
Für welchen Bereich wird mit Abstand am meisten Plastik eingesetzt und welche Kunstoffart kommt dabei zur Verwendung?
Verpackungen mit 39,5 %
PE-LD
PE-HD
PET
Vorteile von Kunststoffen?
- langlebig, witterungsfest
- hoch belastbar
- geringe Produktionsenergie
- leicht
- einfach Formbar und universell einsetzbar
- reziklierbar
Nachteile von Kunststoffen?
- ökologisch sehr schlecht bis nicht abbaubar (Mikroplastikteilchen)
- meistens aus nicht erneuerbaren Erdölressourcen
- UV-Anfällig
Wie sieht die Kunststoffverwertung in Europa aus (Stand 2014)
25.8 Millionen Tonnen Plastikabfall
29,7% Recycling
39,5 % Verbrennung
30,8% Mühldeponien
Wie hoch ist der Jahresverbrauch an Kunststoffen in der Schweiz?
1 Million Tonnen
Nenne 3 Verwertungswege für Kunststoffe
- Werkstoffliche Verwertung
- Markomoleküle bleiben erhalten (Regranulat)
- Rohstoffliche Verwertung
- Makromoleküle werden abgebaut (Monomere)
- Energetische Vewertung
- Markomoleküle werden verbrannt (Energie, Dampf, Strom)
Wie sind Biokunststoffe definiert?
a)biobasierte Kunststoffe (bezugnehmend auf Rohstoffquelle)
und/oder
b)Biologische abbaubare Kunststoffe (bezugnehmend auf die Funktionalität)
und/oder
c)Biokompatible Kunststoffe (Bezugnehmend auf die Verträglichkeit mit dem menschlichen und tierischen Körper)
Wie sieht der Flächenbedarf für Biokunststoffe aus nachwachsenden Rohstoffen relativ zur Gesamtfläche von Deutschland aus?
20% der totalen Flächen bzw. die Hälfte der zur Verfügung stehenden Ackerflächen müssten dafür eingesetzt werden
Wie wirken sich Phosphorüberschüsse aus der Landwirtschaft auf Mensch und Umwelt aus?
- Eutrophierung von Gewässern
- Schwindende Biodiversität
Wie wirken sich Stickstoffüberschüsse aus der Landwirtschaft auf Mensch und Umwelt aus?
- Schwindende Biodiversität (Nitrat)
- Lachgas (Starkes Treibhausgas faktor 298 GWP 100 Jahre)
- Ammoniak
- Stickoxide
Wie können Stickstoffüberschüsse reduziert werden in der Landwirtschaft?
- langsame N-Freisetzung im Boden (organische Dünger)
- bedarfs und zeitpunktorientierte Anwendung
- Ausbringtechnik verbessern (einarbeiten, nicht spritzen sondern Injektion oder Schleppschläuche)
- Information an Landwirte (wann vor Regen damit es nicht oben aufliegt und zu Ammoniak wird
- Organischer Dünger: wird darum eher verwendet, da langsamen Stickstoffeintrag
- Fruchtfolgen
- Güllegruben (Abdecken, Keine Luftbewegung, Vermeidung Abgase)
- Bei Kühen: Futtermittelwahl / Zusammensetzung hat auch Einfluss auf Ammoniak.
Wie können Phosphorüberschüsse reduziert werden in der Landwirtschaft?
- Ausbringtechnik verbessern (einarbeiten)
- Mobilisierung im Boden durch Mikroorganismen. Boden beleben
Nenne 2 Möglichkeiten einer Nährstoffbilanzierung
- Hoftorbilanz: Vergleich Einfuhr mit Ausfuhr. Einfach bei Betrieben mit relativ geschlossenem Nährstoffzyklus wie Milch- und Mastbetriebe mit betriebseigenem Futter. Stickstoffeinfuhr über Leguminosen und atmosphärische Ablagerungen.
- Suissebilanz: Gesamter Nährstoffanteil aus Tierhaltung wird aufgrund des Tierbestandes auf dem Betrieb und der Normen für tierische Ausscheidungen berechnet.
Gesetzliche Rahmenbedingungen der Schweiz zum Einsatz von P und N als Dünger
- Alle: Einsatz agronomisch begründen, die Bodenverhältnisse berücksichtigen, Witterung sowie die Beschränkungen der Gewässer- und Umweltschutzgesetzgebung
- Betriebe mit Nutztierhaltung: Klare Regelung der Nährstoffmenge bei konventionell und bio
- Wer Direktzahlungen bezieht:
o Zahl der Nutztiere am Standort anpassen
o Konventionell: 10% Überschuss
o Bio: 0% Überschuss
o Betriebe ohne N/P-Zufuhr sind von der Berechnung des gesamtbetrieblichen Nährstoffhaushalts befreit, wenn ihr Viehbesitz pro Hektare düngbare Flächen einen bestimmten Wert nicht überschreitet
Was ist der Sinn der Monoverbrennung von Klärschlamm
Die Monoverbrennungsasche wird gelagert und der enthaltene Phospor soll mit zukünftigen technologien wirtschaftlich zurückgewonnen werden können.
Damit kann der Import und somit die Abhängikeit der begrenzt verfügbaren Ressource Phosphor minimiert werden.
Theoretisch könnte so die gesamte importierte Menge an im importieren Mineralischem Phosphordünger ersetzt werden (ca. 6000 Tonnen)
Wie sind die gesetzlichen Vorgaben betreffend Phosphorrückgewinnung?
Aus kommunalem Abwasser, aus Klärschlamm zentraler Abwasserreinigungsanlagen oder aus der Asche aus der thermischen Behandlung von solchem Klärschlamm ist Phosphor zurückzugewinnen und stofflich zu verwerten.
Die Pflicht zur Rückgewinnung von Phosphor nach Artikel 15 gilt ab dem 1. Januar 2026.
