Bio-nische Bio-ventilator van Ziehl-Abegg: beter in elk opzicht

Voorzitter Peter Fenkl presenteert de nieuwe bionische bio-ventilator, waarmee Ziehl-Abegg een trendsetter is in het gebruik van bio-polyamiden. (Foto: Ziehl-Abegg / Achim Köpf)

Bio-ventilator - Voorzijde

Bio-ventilator - Uitsnede

Tabel 1

• Significantere CO2-besparing in de productie
• Minder geluidsemissie
• Verminderder stroomverbruik tijdens bedrijf
• Betere belastbaarheid, temperatuurbestendigheid, lange termijnbestendigheid en mechanische eigenschappen

„Met deze ventilatoren kunnen wij jaarlijks duizenden tonnen CO2 besparen“, zegt bestuursvoorzitter Peter Fenkl. Zijn bedrijf Ziehl-Abegg presenteert nu een bio-inspirerende Bio-ventilator. De nieuwe ventilator bestaat uit bio-polyamiden op basis van castorolie. Naast de CO2-besparing zijn er verbeteringen in belastbaarheid, temperatuurbestendigheid, lange termijnbestendigheid en mechanische eigenschappen. Omdat inzichten uit de biotechniek in de vleugelgeometrie zijn verwerkt, is de ventilator ook stiller en efficiënter – wat de stroomkosten en geluidsemissies tijdens gebruik vermindert.

De nieuwe ontwikkeling wordt bijvoorbeeld toegepast in de koeltechniek (koelketen voor levensmiddelen tot aan de supermarkt), in verwarming, warmtepompen en voor elektronikkooling (datacenters, schakelkasten, omvormerkasten). Bij een duurzame aanpak is het feit dat de ventilator voor 100 procent recyclebaar is. Hoewel de CO2-voetafdruk aanzienlijk wordt geminimaliseerd, zijn er voordelen voor apparaatontwerpers: de ventilator heeft een hogere chemische bestendigheid, een betere hittebestendigheid en is bestand tegen heet water en damp.

Vijftien jaar geleden was „eerlijk“ koffie alleen iets voor exotische liefhebbers, nu kijken steeds meer mensen achter reclameboodschappen, transportwegen en productieprocessen. Daarom kan de bio-inspirerende Bio-ventilator een voorbeeldfunctie vervullen – ook al is de prijs momenteel hoger dan die van aardolieproducten. Omdat de prestatiegegevens en afmetingen van de apparaten identiek zijn aan die van conventionele ventilatoren, zijn er geen technische belemmeringen – maar de markt voor dit product en de positieve milieueigenschappen ervan moet wel worden bewustgemaakt.

Technisch biedt de bio-inspirerende Bio-ventilator naast milieuvriendelijkheid meerdere voordelen: zoals bijvoorbeeld, in tegenstelling tot aardolieproducten, een zeer lage wateropname en een aanzienlijk langere levensduur, evenals een verbeterde chemische bestendigheid. „Ziehl-Abegg, als trendsetter in de ontwikkeling van ventilatoren, is dus ook voor het gebruik van bio-polymeren een voorloper“, zegt bestuursvoorzitter Fenkl.

1. Biotechniek (Lage geluidsproductie en laag energieverbruik)

De ontwikkelaars van Ziehl-Abegg hebben naar diverse dieren gekeken, waarvan het lichaam is geoptimaliseerd voor water- of luchtbeweging. Ze kwamen uit bij de stilste roofvogel – de uil.

Waarom is de uil überhaupt zo stil? Uilen jagen ’s nachts, wanneer het zicht zeer slecht is. Daarom lokaliseren uilen hun prooi met het gehoor. En dat werkt alleen als de dieren extreem stil vliegen. Hoe doen ze dat? Bijvoorbeeld, een bosuil weegt bijna net zo veel als een duif. De vleugels zijn echter veel groter en sterker gebolkt. Dit geeft de vogel veel meer lift bij lagere snelheden. Duiven moeten daarentegen heel krachtig met de vleugels slaan, waardoor ze van ver hoorbaar zijn. Verder hebben uilen franjes aan het uiteinde van de vleugels. Hierdoor raken de luchtstromingen op de boven- en onderkant van de vleugel zachter – en dus stiller – op elkaar. Daarom is de achterrand van de ventilatorvleugel gekarteld.

Maar niet alleen bij de uil hebben de ontwikkelaars van het bedrijf goed gekeken: gieren, arenden en kraaien maken individuele veren op – waardoor kleine randwervels afbreken aan de punt van elke veer, wat de weerstand van de vleugel vermindert. Dit is ook zichtbaar bij vliegtuigen, waarvan de vleugels tegenwoordig een kleine knik (winglet) aan het uiteinde hebben – bij Ziehl-Abegg zijn de vleugels van de uil-ventilatoren al jaren voorzien van een knik aan de rand.

De samenstelling van meerdere biotechnische kenmerken in één ventilator verlaagt bovendien het energieverbruik tijdens gebruik.

2. Biobased materiaal in de ventilator (CO2-besparing tijdens productie)

Herbruikbare grondstoffen dragen bij aan de vermindering van CO2-uitstoot door substitutie van fossiele grondstoffen. De ventilatorvleugel bestaat voor meer dan 60% uit de hernieuwbare grondstof sebazijnzuur, dat wordt gewonnen uit de olie van de castorplant.

Castorolie, wetenschappelijk ook Ricinusolie (CAS-nummer 08001-79-4), is een plantaardige olie die wordt gewonnen uit de zaden van de tropische wonderboom (Ricinus communis), een wolfsmelkachtige plant. Het is een triglyceride en wordt in de farmacie ook Oleum Ricini s. Castoris, Oleum Ricini virginale en castorolie genoemd (in het Engels castor oil, maar ook ricinus oil of oil of Palma Christi).

In gematigde klimaten groeit de plant als eenjarige kruidachtige plant, in de tropen als meerjarige plant. De plant groeit snel en wordt onder ideale omstandigheden binnen drie tot vier maanden tot vijf meter hoog. In tropische klimaten bereikt hij na meerdere jaren een hoogte van tot 13 meter en vormt een houtige stam. In seizoengebonden klimaten sterft de plant elk jaar bovengronds af en groeit hij weer uit bij voldoende zonlicht.

De wonderboom groeit ook in een semi-aride klimaat (van Latijns aridus = droog, dor), dus kan hij zeker droogte verdragen. Het belangrijkste productieland voor castorolie is India, dat met jaarlijks 750.000 ton ongeveer 60 procent van de wereldproductie levert. Andere belangrijke producenten zijn de Volksrepubliek China en Brazilië.

Castorolie wordt gewonnen door teelt op voedingsarme gronden en staat dus niet in concurrentie met voedselproductie. De wonderboom of castorolie is geen levensmiddel.

De verwerking van het biopolymeer is zoals bij conventionele kunststoffen mogelijk op standaardmachines en met aangepaste procesparameters.

Aangezien de wonderboom tijdens de groei CO2 opneemt, wordt de CO2-uitstoot in vergelijking met aardolie-gebaseerde kunststoffen met twee derde verminderd. Het gaat dus om een aanzienlijke CO2-besparing. Bestuursvoorzitter Fenkl: „Door het gebruik van plantaardige grondstoffen, die tijdens de groei al CO2 uit de lucht hebben gehaald, is de CO2-balans van het materiaal in totaal veel gunstiger dan die van polymeren op basis van fossiele grondstoffen.“ Zelfs wanneer de volledige ventilatorvleugel (inclusief glasvezelgehalte van 30 procent / GF 30) wordt bekeken, bedraagt de CO2-besparing nog steeds 40 procent.

Omdat de hernieuwbare grondstof meer dan 60 procent van het materiaal levert, voldoet het materiaal aan de gangbare definitie van een biokunststof.

Sogenannte biopolymeren behoren tot de leidende marktinitiatieven van de Europese Commissie, mits aan de volgende voorwaarden wordt voldaan: een voldoende industriële productie en geen concurrentie met voedselproductie. Beide voorwaarden worden vervuld door biopolymeren op basis van castorolie.

3. Bio-materiaal vermindert het gewicht van de ventilator

De bio-ventilator is 6 procent lichter in vergelijking met een product van PA6 GF30 (fossiele basis). Dit komt enerzijds door een 5 procent lagere dichtheid en anderzijds door een 1 procent lagere vochtopname (PA 6 GF 30: dichtheid 1,36 en vochtopname 2,1-2,3 %, tegenover bio-materiaal met GF30: dichtheid 1,31 en vochtopname 1,2 %).

4. Bio-materiaal brengt meerdere positieve eigenschappen mee

Voor klanten biedt het nieuwe materiaal talrijke voordelen, waardoor de toepassingsmogelijkheden voor deze ventilator toenemen.

• hogere chemische bestendigheid (spanningsscheurvastheid onder invloed van agressieve chemicaliën)
• hitte- en dampbestendig (hoge hydrolysebestendigheid)
• neemt 50% minder vocht op
• meer dimensionale stabiliteit
• betere hittebestendigheid
• goede slijtage- en verschleißeigenschappen

5. Hout is niet geschikt ter vervanging van fossiele materialen

Het gebruik van hout als substituut is voor Ziehl-Abegg geen alternatief, omdat dit direct financiële gevolgen heeft voor huiseigenaren die met hout of pellets verwarmen. (zie tabel 1)

Leidende marktinitiatief van de EU

De Europese Commissie heeft in 2007 het leidende marktinitiatief (LMI) gestart en biobased producten geselecteerd als een van de zes doelmarkten. De LMI moet met vraaggestuurde maatregelen aanzienlijk bijdragen aan het benutten van het potentieel van biobased producten en hun concurrentievermogen verhogen.

Gebrek aan kosteneffectiviteit: Volgens de ondervraagde experts blijven de hogere kosten van biobased producten in vergelijking met alternatieven de belangrijkste belemmering, waardoor de ontwikkeling van biotechnologische productieprocessen vaak niet rendabel is.

Achtergrond:
Biobased producten worden gezien als een belangrijke manier om productie-gerelateerde milieubelasting te verminderen, de gezondheid te verbeteren, als duurzame alternatieven voor fossiele grondstoffen en om de internationale concurrentiepositie van de Duitse en Europese industrie te versterken door technologische leiderschap. Echter, het potentieel kan momenteel niet volledig worden benut. Dit wordt veroorzaakt door diverse belemmeringen, zoals deels ontbrekende kosteneffectiviteit, geringe acceptatie in de verwerkende industrie, „time to market“-dominantie, nadelige regelgeving en de relatief bevoordeling van energetische benutting boven stoffelijke toepassing van biomassa. Een gerichte ondersteuning wordt bemoeilijkt door de grote heterogeniteit van de producten en de vele toepassingsgebieden (onder andere biochemische chemicaliën, smeermiddelen en kunststoffen voor verpakkingen, maar ook in de bouw en de auto-industrie).

Hightech-strategie van de Duitse overheid (2006)

De hightech-strategie van de Duitse overheid heeft als doel Duitsland aan de top te brengen van de belangrijkste toekomstige markten. De plant als grondstofleverancier is een van de 17 toekomstvelden waarin innovatiemaatregelen zijn vastgesteld. In dit kader streeft Duitsland ernaar om tegen 2015 de Europese koppositie in plantenbiotechnologie en plantenveredeling te bereiken en het gebruik van hernieuwbare en hernieuwbare grondstoffen in de chemische industrie aanzienlijk uit te breiden.