Biokunststoffe werden attraktiver für die Industrie

In dem Projekt RUBIO lassen 18 Partner die Vision einer nachhaltigen
Kunststoffwirtschaft Realität werden. Ihr Ziel: Aus regional verfügbaren
pflanzlichen Reststoffen entstehen vielseitig einsetzbare nachhaltige
Produkte, die recyclingfähig und biologisch abbaubar sind. Das Fraunhofer-
Institut für Angewandte Polymerforschung IAP entwickelt im Rahmen des
Projekts neuartige Typen des Biokunststoffs Polybutylensuccinat (PBS),
damit er für deutlich mehr Anwendungen eingesetzt werden kann. Gemeinsam
mit der Firma POLIFILM EXTRUSION GmbH hat das Fraunhofer IAP ein erstes
marktfähiges Produkt entwickelt.

Biokunststoffe stellen zunehmend eine Alternative zu erdölbasierten
Kunststoffen dar. Diese nachhaltigen Materialien bringen einige Vorteile
mit: Sie werden auf Basis nachwachsender Rohstoffe hergestellt und tragen
dazu bei, die Abhängigkeit von fossilen Rohstoffen und CO2-Emissionen in
die Umwelt zu reduzieren. Sie können biologisch abbaubar sein und verfügen
über Verarbeitungseigenschaften, die mit denen klassischer erdölbasierter
Kunststoffe vergleichbar sind. Wie klassische Kunststoffe können auch
Biokunststoffe sortiert, fraktioniert und recycelt werden.


Warum werden erdölbasierte Kunststoffe nicht einfach durch Biokunststoffe
ersetzt?

Trotz des hohen Potenzials gibt es eine Reihe von Faktoren, die Firmen
davon abhalten, ihre Produkte aus Biokunststoffen herzustellen: Weltweit
gibt es nur wenige Hersteller, die Biokunststoffe auf dem Markt anbieten.
Für Kunststoffverarbeiter verursacht das Probleme bei der
Versorgungssicherheit, höhere Kosten sowie eine zu geringe Auswahl an
verschiedenen Typen von Biokunststoffen, um die Vielzahl möglicher
Anwendungen zu realisieren. Außerdem gibt es technischen
Verbesserungsbedarf und oft ist nicht klar, für welche spezifischen
Anwendungen sich Biokunststoffe eignen. Schließlich werden Biokunststoffe
aktuell häufig aus Zuckerrohr und Mais hergestellt – also potenziellen
Nahrungs- oder Futtermitteln, was eine »Tank-oder-Teller«-Diskussion
aufbringen könnte.


Neue PBS-Typen ermöglichen vielfältigere Einsatzbereiche

Der Entwicklungsbedarf in diesem Bereich ist also groß. Expertinnen und
Experten vom Fraunhofer IAP gehen diese Hürden gemeinsam mit Partnern aus
Wissenschaft und Industrie im vom BMBF geförderten Projekt »Regionales
unternehmerisches Bündnis zum Aufbau von Wertschöpfungsketten für
technische Biokunststoffe in Mitteldeutschland«, kurz RUBIO, an (FKZ:
03RU1U024A). Dipl.-Ing. Thomas Büsse, der bei RUBIO das Verbundprojekt
»Verarbeitung« koordiniert und das Verarbeitungstechnikum Biopolymere
Schwarzheide in Brandenburg des Fraunhofer IAP leitet, erklärt: »Je nach
Anwendung bzw. Verarbeitungsverfahren muss der eingesetzte Kunststoff hart
oder weich, vielleicht auch zähfließend oder dünnflüssig sein. Bisher gibt
es auf dem Markt aber nur drei PBS-Typen, und diese eignen sich lediglich
für eine eingeschränkte Zahl an Verarbeitungsverfahren und Anwendungen.«
Daher entwickelt das Team der Abteilung »Polymersynthese« von Dr. Antje
Lieske am Fraunhofer IAP in Potsdam, Brandenburg, ganz neue Typen von PBS,
die mit einer deutlich breiteren Palette an Verfahren verarbeitet werden
können – vom Blasformen bis zum Spritzgießen. Somit vergrößert das
Forschungsteam auch das Portfolio an möglichen Anwendungen.

Das Know-how der Polymerspezialistinnen und -spezialisten am Fraunhofer
IAP geht dabei deutlich über die reine Entwicklung von Syntheseverfahren
für neue Biokunststofftypen hinaus. Im Synthesetechnikum des Fraunhofer-
Pilotanlagenzentrums für Polymersynthese und –verarbeitung PAZ in
Schkopau, Sachsen-Anhalt, überführt das Team um Dr. Ulrich Wendler, Leiter
der Abteilung »Synthese und Produktentwicklung« am Fraunhofer IAP, die
Ergebnisse aus Labor und Technikum in den industrienahen Pilotmaßstab. Die
Frage, wie die neu entwickelten Kunststofftypen und -mischungen
thermoplastisch verarbeitet werden können, wird im Verarbeitungstechnikum
intensiv untersucht. Hier werden auch die Tests zur Bioabbaubarkeit,
Bedruckbarkeit, Siegelfähigkeit oder Maschinengängigkeit durchgeführt –
Kriterien, die die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auf Wunsch des
Kunden individuell einstellen können. Auch die Recyclingfähigkeit wird im
RUBIO-Konsortium getestet.

Einen ersten Erfolg kann das Fraunhofer IAP im Rahmen des RUBIO-Projekts
gemeinsam mit der Firma POLIFILM EXTRUSION GmbH verzeichnen. Das deutsche
Unternehmen produziert am Standort Weißandt-Gölzau in Sachsen-Anhalt auf
über 80 Extrusionsanlagen Kunststofffolien für unterschiedliche
Anwendungen in der Verpackung-, der Bau-, Agrar- und Automobilbranche und
anderen Bereichen. Die Partner haben eine PBS-Folie entwickelt, die für
Versandtaschen eingesetzt werden kann. »Diese Kooperation ist ein
wichtiger Schritt in Richtung Nachhaltigkeit und ermöglicht uns, Produkte
anzubieten, die aus regionalen Reststoffen hergestellt wurden, die
recyclingfähig und bei Verlust in die Umwelt biologisch abbaubar sind. Ein
weiterer Vorteil ist die Verarbeitung auf gängigen Extrusionsanlagen,
wodurch dem Siegesweg der PBS-Materialien nichts mehr entgegen steht«,
erklärt Tobias Otto, Projektmanager R&D bei der POLIFILM EXTRUSION GmbH.


Keine »Tank-oder-Teller«-Diskussion durch regionale pflanzliche Reststoffe

Die Entwicklung der neuen PBS-Folie geht noch weiter, denn bis jetzt
basiert der Biokunststoff noch nicht auf regionalen Rohstoffen. Doch das
wird sich im weiteren Verlauf der Kooperation ändern. Pflanzliche
Reststoffe aus der Region werden künftig der Rohstoff sein. »Grundsätzlich
können alle Materialien verwertet werden, die Cellulose oder
Lignocellulose enthalten. Dazu zählen u.a. nicht verrottende Gärreste aus
Biogasanlagen, in vielfältiger Form anfallende Reste aus
landwirtschaftlichen Betrieben oder theoretisch sogar Abfälle aus der
Papierproduktion«, erklärt Thomas Büsse. Idealerweise hat die Verwendung
regionaler Reststoffe langfristig einen weiteren Vorteil: Kürzere
Transportwege können zu geringeren Preisen und zu mehr Nachhaltigkeit der
produzierten Kunststoffprodukte führen.