Holz als Chemierohstoff und Faserlieferant

Das weltweit wichtigste "Chemieprodukt" auf der Basis Holz ist Zellstoff, der überwiegend in der Papierindustrie eingesetzt wird. Das folgende Video der Firma Sappi zeigt die Produktion von Zellstoff und Papier recht anschaulich: https://www.youtube.com/watch?v=8i5_ujleejg

Prüfungsrelevante Fragen dazu:

  1. Welchen Vorteil bietet Nadelholz gegenüber zu Laubholz bei der Papierherstellung?
  2. Was bedeutet „holzfreies“ Papier?
  3. Welche Prozessstoffe werden der Zellulose bei der Papierherstellung beigemischt oder auf das Rohpapier aufgetragen und wozu werden sie benötigt?

Eine weitere Verwendungsmöglichkeit für Zellulose wird in dem folgenden Fernsehbeitrag dargestellt:

Wundermaterial Viskose (Galileo, 20.04.2010: Natur oder Chemie? Ist Viskose eine Naturfaser wie zum Beispiel Baumwolle oder was steckt dahinter?)

Weitere Prüfungsfragen zu diesem Themenbereich (Antworten dazu im Vorlesungsskript):

  1. Was íst der Unterschied zwischen Zelluloseregeneraten und Zellulosederivaten und nennen Sie für jedes zwei Beispiele?
  2. Was ist Viskose und was für Produkte werden daraus gemacht? (Das Bild oben zeigt den Weg vom Rohmaterial, über die honigähnliche Viskose (Xanthat), die Viskosefasern zum gefärbte Faden.)
  3. Was sind wichtige Einsatzgebiete von Zelluloseregeneraten?
  4. Sind Methyl- und Ethylcellulose Zelluloseregenerate oder Zellulosederivate? Nennen Sie Beispiele für die Verwendung dieses Produkte (z.B. „Methocell“ und „Ethocell“).
  5. Nennen Sie fünf technische Eigenschaften, die durch Zellulose-Ether („Ethocell“) beeinflusst werden können.
  6. Für welche Zwecke werden Zellulosederivate in der Lebensmittelindustrie eingesetzt?

Für die Zellstoffproduktion wird nur knapp die Hälfte der Holzmasse benötigt.

  1. Was der Rest und was geschieht damit normalerweise? (Die wichtige Prüfungsfrage wird im Video nicht beantwortet!)
  2. Nennen Sie 5 Produkte, die aus oder mit Lignin hergestellt werden. (Dazu auch das folgende Video!)
  3. Was wissen Sie über die Gewinnung und Verwendung von Vanillin?

Zur einem bisher geringen Teil wird der Reststoff aus der Zellstoffproduktion (nicht das Holz selbst!) als Ersatz für "Plastik" eingesetzt: Flüssiges Holz (Galileo, Episode 55 • 26.02.2019 : Flüssiges Holz aus Schwaben gegen das Müllproblem)

Vor dem Hintergrund solcher Nutzungen werden seit etlichen Jahren Methoden einer vollständigen Verwertung von Holzbiomasse in einer Lignocellulose-Bioraffinerie entwickelt, wie das folgede Video darstellt:

https://www.youtube.com/watch?v=DOvPCqftqiY

  1. Beschreiben Sie kurz stichwortartig den Produktionsablauf in einer Lignocellulose Bioraffinerie.
  2. Welche Stoffe werden in einer Lignocellulose-Bioraffinerie gewonnen und wofür können diese genutzt werden?

Eine neue Anwendung für Lignin als Leim für die Sperrholzproduktion: Die lettische Firma Latvijas Finieris benutzt aufbereitetes Lignin von Stora Enso aus Finnland zur Herstellung von Birkensperrholz mit einem geringeren " Carbon footprint". (Pressemitteilung vom 10.06.2020)

 

 

 

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Energetische Holznutzung (als Konkurrenz für die stoffliche Nutzung)

Die "klassische" Form der Nutzung von Holzenergie ist das Heizen mit Scheitholz im Ofen. Das folgende Video zeigt, woher das Holz dafür kommt und wie es aufbereitet wird:

https://www.youtube.com/watch?v=P426MaiI1ig

  1. Was für Holz wird dem privaten Brennholznutzer im Wald angeboten?
  2. Wie sollte das Holz bei der Verbrennung beschaffen sein, damit ein möglichst hoher Brennwert vorliegt?
  3. Welche drei Maßeinheiten finden bei der Berechnung von Brennholzmengen Verwendung?

Die Verbrennung von Scheitholz kann in Kaminen, Öfen oder in modernen, hoch effizienten Feuerstätten erfolgen. In dieser Reihenfolge steigt die Effizienz der Energienutzung und sinkt der Schadstoffausstoss:

Briketts aus Sägespänen usw.
Briketts aus Sägespänen usw.

https://www.youtube.com/watch?v=bOPCXL3e2Ao

  1. Wie hoch soll Holzfeuchtigkeit beim Brennholz höchstens sein?
  2. Welche Technik wird in modernen Holzbrennöfen eingesetzt?

Einen sehr anschaulichen Überblick über alle Optionen der Holzenergienutzung für den Privathaushaus gibt das folgende Video: https://www.youtube.com/watch?v=aOmcr3KilW4 Ergänzend dazu noch eine schematische Darstellung der Produktion von Holzpellets: https://www.youtube.com/watch?v=LMHuvxuvGmc

  1. Wodurch werden die Stabilität und gleichbleibende Form der Pellets erreicht?

Effizient und finanziell lukrativ kann die Energieholznutzung in größerem Umfang sein, wenn man Holzhackschnitzel vergast, mit dem Holzgas Strom erzeugt und die Abwärme zum Heizen oder Trocknen nutzt, wie folgendes Beispiel zeigt: https://www.youtube.com/watch?v=FPYFXXgfxQQ. Das technische Prinzip einer solchen Anlage wird in folgenderAnimation gut erklärt: https://www.youtube.com/watch?v=T4sPBxMUNSY

  1. Woraus setzt sich Holzgas zusammen?
  2. Nennen Sie drei Verwertungsmöglichkeiten für die Wärme aus einem (Holzagas-)BHKW im ländlichen Raum.
  3. Erläutern Sie (vereinfacht !!!) das Prinzip eines Holzkraftwerkes.

Ein seit Jahrtausenden besonders für die Verhüttung von Metallen genutzter Holzenergieträger ist idt Holzkohle, heute eher als "Grillkohle" bekannt. Das Video dazu ist zwar sehr lang, erklärt aber im Großen und Ganzen den Verkohlungsprozess sehr anschaulich. Auch der Aufbau eines Kohlenmeilers wird darin sehr gut beschrieben: https://www.youtube.com/watch?v=_zMCfpU3sTs

Frage dazu: Welche Nebenprodukte fallen in flüssiger Form bei der Verkohlung an? (Nennen Sie zwei Beispiele)

Nun müsste umfassende folgende Prüfungsfrage weitgehend zu beantworten sein:

  1. Nennen Sie fünf verschiedene Formen, in denen Holz energetisch genutzt werden kann und die jeweiligen Vor- und Nachteile davon.

 

 

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Holzwerkstoffe - Geschichte, Einteilung, Herstellung und Verwendung

Im folgenden Video werden die Eigenarten verschiedener Holzwerkstoffe erläutert. Leider ist nicht immer alles fachlich korrekt: Was MDF oder HDF heißt, sollten Sie noch mal selbst nachprüfen!

https://www.youtube.com/watch?v=0Q40M9LJXtk

  1. Beschreiben Sie den Aufbau, die Vor- und Nachteile und die Verwendung von vier der im Video genannten Holzwerkstoffe kurz.
  2. Was sind die wesentlichen Merkmale einer OSB-Platte und welche sind die wichtigsten Einsatzzwecke für diese Platte?

Herstellung von Spanplatten: https://www.youtube.com/watch?v=xUHnZqp0WBk&t=24s

  1. Was für Holzsortimente und welche anderen pflanzlichen Rohstoffe, die in dem Video nicht genannt werden, können für die Herstellung von Spanplatten verwendet werden?
  2. Nennen Sie die Hauptschritte der Spanplattenproduktion
OSB im Holzbau

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Vorlesung "Holz als nachwachsender Rohstoff" SS 2020

Materialien zur Vorlesung von Dr. Ernst Kürsten im B.Sc.-Studiengang "Technologie Nachwachsender Rohstoffe" an der Hochschule Hannover.

Die traditionell multifunktionale Forstwirtschaft in Deutschland ermöglicht die Produktion des nachwachsenden Rohstoffes Holz zusammen mit Waldfunktionen wie Erholung, Wassergewinnung, Naturschutz, Lärmschutz usw..

Die traditionell multifunktionale Forstwirtschaft in Deutschland ermöglicht die Produktion des nachwachsenden Rohstoffes Holz zusammen mit Waldfunktionen wie Erholung, Wassergewinnung, Naturschutz, Lärmschutz usw..

Wenn man sich mit "Holz als nachwachsendem Rohstoff" beschäftigt, sollte man sich u.a. die folgenden Fragen stellen:

1. Welche Funktionen haben unsere Wälder noch außer der Holzproduktion?
2. Wie wird Holz geerntet und zu welchen Produkten weiter verarbeitet?
3. Welche besonderen Eigenschaften hat Holz und welche Bedeutung haben diese für seine Verwendung?
4. Welche Faktoren beeinflussen die Nachfrage und das Angebot auf dem Holzmarkt?
5. Wie viel Holz ist verfügbar und wovon hängt die Verfügbarkeit ab? Welche alternativen natürlichen Rohstoffe gibt es noch für manche Holzprodukte?
6. Was kann Holz zur Lösung der Probleme unserer Zeit beitragen?

Gut illustrierte und wissenschaftlich fundierte Antworten auf solche Fragen - bezogen auf die Holznutzung in Deutschland - findet man u.a. in der Broschüre "ROHSTOFFMONITORING HOLZ - Erwartungen und Möglichkeiten" der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR), die man in deren Mediathek zum Download findet!

Die Vorlesung ist in die folgenden Themenbereiche untergliedert, zu denen die Studierenden im Sommersemester 2020 im Rahmen einer Hausaufgabe lehrreiche Videos suchen sollten. Dazu waren dann passende Fragen mit Bezug zu den Vorlesungspräsentationen zu formulieren. Hier sind nun die etwas ergänzten Ergebnisse, die den Vorlesungs- und Prüfungsstoff nicht vollständig abdecken:

  1. Forstwirtschaft in Deutschland
  2. Besonderheiten des Werkstoffes Holz
  3. Erzeugung und Verwendung von Schnittholz
  4. Holzwerkstoffe - Geschichte, Einteilung, Herstellung und Verwendung
  5. Energetische Holznutzung (als Konkurrenz für die stoffliche Nutzung)
  6. Holz als Chemierohstoff und Faserlieferant
  7. Holz für die Zukunft

 

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Dr. Ernst Kürsten

Telefon +49 (0)511 - 49 90 66

Email: ek   wood-report.de