bionik und ecodesign untersuchung biogener materialien ... - Biokon

Manfred Drack
Dissertation: Bionik & Ecodesign
Die Energiewerte, die mit der empirischen Formel für den Heizwert erhalten werden,
stimmen gut mit den in der Literatur vorhandenen Werten überein. Dies gilt besonders für
Polymere. Die rechnerische Verbrennungsenthalpie von Cellulose beträgt 17,35 MJ/kg und
weicht somit um 0,8% vom Literaturwert, der 17,49 MJ/kg beträgt, ab. Die Abweichung der
berechneten Werte von einzelnen Aminosäuren ist um einiges größer und liegt im Bereich
von ±10%, bei Glycin sogar bei nahe 20%. (Blaxter 1989, S.296ff)
Nachstehend sind die Energieberechnungen für die einzelnen Biomaterialien angeführt. Bei
den Materialien der Autotrophen wurde lediglich ein Wert für den Energieinhalt berechnet.
Bei den Heterotrophen, die die Vorleistungen der Pflanzen nutzen können, sind zwei
Energieinhalte berechnet worden. Einerseits ist das der Energieinhalt für die Herstellung von
Materialien aus vorgefertigten pflanzlichen Monomeren und andererseits der Energieinhalt,
der für die Materialbildung aus Ressourcen der unbelebten Natur eingebracht werden müsste.
Der zweite Wert stellt jene Energie dar, die auch beim Abbau der Biomaterialien wieder frei
wird.
10.1.2 Knochen
Wie der genaue metabolische Ablauf bei der Knochenbildung funktioniert, ist weitgehend
unklar. Die Mineralbildung kann intra- oder extrazellulär erfolgen (Lowenstam / Weiner
1989, S.8, 27ff). Einige Studien weisen jedoch darauf hin, dass die Mineralisation nicht
extrazellulär abläuft. Stattdessen wird angenommen, dass Kalzium- und Phosphat-Ionen
intrazellulär im Golgiapparat der Osteoclasten kalzifizierte Partikel bilden, die dann von
organischen Stoffen ummantelt und aktiv von der Zelle nach außen transportiert werden.
Diese Partikel binden sich dann an die Kollagenmatrix (Robertson 1982, S.18ff). Die
Ausfällung von Kalziumphosphat hängt vom pH-Wert, der Sättigung der Lösung, der
Ionenstärke, der Temperatur und von den Eigenschaften der bereits vorhandenen festen Phase
ab (Nancollas 1982, S.79).
Die Angaben für die Zusammensetzung von Knochen variieren erheblich. Das resultiert u.a.
daraus, dass unterschiedliche Knochen analysiert wurden und auch verschiedene Teile
(massiv und porös) in den Knochen. Einige Beispiele sind in der Folge angeführt.
Die Knochensubstanz der Vertebraten besteht aus einem organischen und einem
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