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Die wichtigste Rohstoffbasis der chemischen Industrie sind fossile Rohstoffe wie Erdöl, Erdgas und Kohle. Allerdings werden durch die Verbrennung fossiler Rohstoffe Treibhausgase emittiert, die hauptverantwortlich für die globale Erwärmung sind. Die Verwendung klimafreundlicherer Edukte, wie nachwachsende Rohstoffe, soll zukünftig zu einer Reduzierung der Emissionen beitragen. Die aus Zuckerrüben und Zuckerrohr gewonnene Saccharose gilt als geeigneter Rohstoffkandidat und kann zur Herstellung einer Vielzahl von zuckerbasierten Plattformchemikalien genutzt werden. Bislang ist die Produktion zuckerbasierter gegenüber fossilbasierten Chemikalien häufig nicht wettbewerbsfähig, da das Verhältnis von Zuckerpreis zu Erdölpreis zu hoch ist. Ziel der vorliegenden Arbeit war daher die Analyse des ökonomischen Potentials von Zucker als nachwachsenden Rohstoff für die chemische Industrie unter verschiedenen Rahmenbedingungen bis 2040. Als Bewertungsmaßstab für das ökonomische Potential von Zucker wurde der Weltzuckerpreis und das Verhältnis von Weltzuckerpreis zu Erdölpreis verwendet. Zur Klärung der Fragestellung wurde ein systemdynamisches Marktmodell für Zucker (SacchSim) entwickelt und für verschiedene Szenarien bis 2040 angewandt. Durch die Verknüpfung der Methoden System Dynamics und Szenariotechnik konnte eine Untersuchung der zukünftigen Preisentwicklungen mit dem Fokus auf Ursache Wirkungsbeziehungen und Rückkopplungsbeziehungen innerhalb des Zuckersystems, welches stark durch äußere Einflüsse geprägt ist, ermöglicht werden. Als Fazit aus den Szenariountersuchungen lässt sich festhalten, dass aufgrund der Entwicklungen des Weltzuckermarktes, wesentlich bedingt durch die Entwicklungen des Zucker- und Ethanolmarktes in Brasilien, die chemische Industrie mit steigenden Preisen für den Rohstoff Zucker bis 2040 rechnen muss. Demgegenüber stehen die Ergebnisse, dass sich das Verhältnis von Zucker- zu Erdölpreis auf Kohlenstoffbasis in den Regionen Nordamerika, China und Europa verbessert. Zuckerbasierte Verfahren werden relativ gesehen zu erdölbasierten Verfahren im Vergleich zu 2019 wirtschaftlicher. Ob die mit SacchSim aufgeklärte Verbesserung des relativen ökonomischen Potentials von Zucker ausreichend ist, damit ein zuckerbasiertes Verfahren absolut gesehen wirtschaftlich konkurrenzfähig zu einem vergleichbaren fossilbasierten Verfahren sein kann, kann durch Szenarioanalysen der Wirtschaftlichkeit hinsichtlich der Produktionskosten überprüft werden. Die in der vorliegenden Arbeit exemplarisch am Beispiel für die Kunststoffe PET, Bio-PET und PEF dargestellte Technologiebewertung mit SacchSim lässt sich auf andere zuckerbasierte Verfahren übertragen und kann als Grundlage für weitere wissenschaftliche Forschungsarbeiten dienen. |
