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Manfred Drack Dissertation: Bionik & Ecodesign Der Energieinhalt von Materialien im technischen Gebrauch ist in Tabelle 5 angeführt. Er setzt sich aus Aufwändungen beim Bergbau, der Reinstoffherstellung und der Formgebung zusammen (Ashby 1992, S.244). Zusätzlich ist in Tabelle 5 der Kumulierte Energie-Aufwand angeführt. Dieser ist wie folgt definiert: KEA ist der Kumulierte Energie-Aufwand, eine Maßzahl für den gesamten Aufwand an Energieressourcen zur Bereitstellung eines Produkts oder einer Dienstleistung. Der KEA kann unterteilt werden in die Anteile erneuerbarer und nichterneuerbarer (fossiler und nuklearer) Primärenergien sowie sonstiger Anteile, in denen z.B. Abwärme oder Reststoffe bilanziert werden. Im KEA ist außerdem der ggf. erforderliche energetische Aufwand zur Bereitstellung benötigter Stoffe enthalten − der Energieinhalt (Heizwert) von Stoffen wird jedoch nur berücksichtigt, soweit diese als Energieträger Verwendung finden. Die Angaben zum Energieinhalt divergieren teilweise erheblich. Dies könnte auf unterschiedliche Methoden bei der Berechnung zurückzuführen sein, was aber von dieser Stelle aus schwer zu überprüfen ist. Zusätzlich zu den Energieinhalten sind in Tabelle 5 auch Zugfestigkeit, Zug-E-Modul und Dichte der Materialien angeführt (vergleiche dazu auch Tabelle 22 für biogene Materialien). 26
Manfred Drack Dissertation: Bionik & Ecodesign Material Zugfestigkeit [Mpa] Zug-E-Modul [Mpa] Dichte [kg/dm 3 ] Energieinhalt (*) [MJ/kg] KEA (**) [MJ/kg] Magnesium legiert 200 − 280 a 42000 a 1,8 * 410 − 420 247 Gusseisen 140 − 280 a 20000 * ≈ 8 60 − 260 14 Aluminium 70 − 550 (legiert) a 73000 a 2,7 b 290 − 305 196 Stahl 400 − >1000 a 210000 a 7,9 * 110 − 120 28 Kupfer 400 b 120000 b 8,95 b 95 − 115 53 Zink 100 − 200 b 100000 b ≈ 7 b 67 − 73 71 (Kohlenstoff−) Stahl 400 − >1000 a 210000 a 7,9 b 50 − 60 −− Blei 20 − 70 * 20000 * 10 b 28 − 32 28 Nylon 70 − 100 * 3000 * 1,2 * 170 − 180 −− Polypropylen 60 − 70 * 1500 * 0,9 * 108 − 113 −− HD Polyethylen 20 − 40 * 800 * 1,0 * 103 − 120 47 LD Polyethylen 8 − 20 * 300 * 0,9 * 80 − 104 52 Polystyrol 40 − 70 * 3500 * 1,2 * 96 − 140 68 PVC 40 − 60 * 3000 * 1,2 * 67 − 92 40 Gummi (synthetisch) 2 − 30 * 30 − 100 * 0,9 − 1,5 * 120 − 140 −− Gummi (natürlich) 2 − 30 * 7 a 0,9 − 1,5 * 5,5 − 6,5 −− Glas 30 − 170 a 70000 a 2,5 b 13 − 23 −− Ziegel 5 a −− ≈ 3 3,4 − 6,0 2,6 Keramik 30 − 340 a 10000 − 120000 * ≈ 3 * 6 − 15 −− Beton 4 a 17000 a 0,5 − 5 b 3 − 6 0,5 − 0,9 Stein 40 − 400 * 25000 − 100000 * 2,5 − 3,2 * 1,8 − 4,0 0,5 − 3,4 Schotter, Sand −− −− 2,5 − 3,2 0,1 0,1 Glasfaser verst. 100 − 800 * 12000 − 90000 * 1,3 − 2 * 90 − 120 −− Kunststoff Karbonfaser verst. 500 − 1500 * 30000 − 200000 * 1,3 − 2 * 130 − 300 −− Kunststoff Holz 100 (längs der Faser) a 14000 a 0,2 − 1 * 1,8 − 4,0 8,7 − 30,4 Tabelle 5: Materialien im technischen Gebrauch a (Gordon 1968, S.42ff), b (Lexikon der Biologie 1999, S.444ff), *(Ashby 1992, S.28ff, 245), ** Die Weltproduktion wichtiger vom Menschen eingesetzter Materialien und Wirtschaftsgüter ist in Tabelle 6 angeführt. Dabei spielen Materialien mit einem geringen Energieinhalt, wie Sand und Kies, eine große Rolle. Doch auch Materialien mit höherem energetischen Aufwand in der Produktion, wie beispielsweise Eisen, werden in großen Mengen produziert. 27
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