Die BASF SE, Ludwigshafen, erweitert ihr Produktportfolio auf dem Gebiet der Hochleistungsschaumstoffe um den überwiegend biobasierten und kompostierbaren Partikelschaum ecovio EA. Er besteht aus bioabbaubarem Polyester (Markenname: ecoflex) und Polylactid (PLA), die aus Mais oder anderen zuckergenerierenden Pflanzen, wie z. B. Maniok, gewonnen wird. Der Werkstoff ist für die Kompostierung zertifiziert, stoßfest und robust. Außerdem zeigt er, laut Hersteller, auch bei mehrfachen Stoßbeanspruchungen ein sehr gutes Rückstellverhalten und sei somit eine ökologische sowie zeitgemäße Alternative zu fossilen Verpackungslösungen. 

BASF 

Polyester

Polypropylen

Polystyrol

Biokunststoffe

Biobasierte und kompostierbare Alternative zu EPS  

Die zwischen Braskem und Made in Space unterzeichnete Partnerschaft garantiert den Astronauten auf der ISS mehr Autonomie, da sie jetzt Ersatzteile und Werkzeuge im 3D-Druck selbst herstellen können. 

Partnerschaft zwischen Materialhersteller und Made in Space 

kunststoffe.de

Braskem liefert Technologie für Raumstation ISS 

Komponenten und Reifen für Lkw und Busse aus Naturkautschuk der Löwenzahnwurzel präsentierte die Continental Reifen Deutschland GmbH, Hannover, auf der diesjährigen IAA Nutzfahrzeuge. Dabei handelt es sich um die Reifen Conti EcoPlus HD3. Außerdem wurden Prototypen eines Motorlagers und eines Gelenkwellenzwischenlagers aus dem Naturkautschuk mit dem Markenname Taraxagum gezeigt.
Continental hatte mit der Entwicklung von Taraxagum vor rund fünf Jahren in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Institut IME, Münster, dem Julius Kühn-Institut, Quedlinburg, sowie dem Pflanzenzüchter Eskusa, Parkstetten, begonnen. Dabei wurde russischer Löwenzahn so weitergezüchtet, dass ein hoher Ertrag an Kautschuk, verlgeichbar mit dem klassischer Kautschukbäume aus den Tropen, möglich wird. Zudem sind neue Prozess- und Produktionsmethoden entwickelt worden, um aus dem Latexsaft der Pflanzenwurzel den in der Produktion von Reifen und anderen Gummiartikeln erforderlichen Naturkautschuk zu gewinnen. Da die Pflanze auch in Nord- und West-Europa angebaut werden kann, reduzieren sich lange Transportwege zu den europäischen Produktionsstätten. 

Lkw-Reifen aus nachwachsenden Rohstoffen 

Kautschuk / Elastomere

Naturkautschuk

Kautschuk aus der Löwenzahnwurzel 

Auf der Biofabricate-Konferenz in New York präsentierte die Adidas AG, Herzogenaurach,  am 17. November 2016 den weltweit ersten Performance-Schuh aus  , einer Nachbildung natürlicher Seide. Der Prototyp des Futurecraft Biofabric Schuhs ist aus einem Obermaterial der naturbasierten und vollständig biologisch abbaubaren Hochleistungsfaser, entwickelt vom deutschen Biotechnologieunternehmen AMSilk GmbH, Planegg. Das Material vereint laut Hersteller alle Eigenschaften, die für eine hohe Leistungsfähigkeit entscheidend sind. So ist die Faser z.B. 15% leichter als herkömmliche Synthetikfasern und potentiell das stärkste bislang verfügbare Naturmaterial. 

Zu 100% biologisch abbaubar 

Faserverarbeitung

Fasern

Adidas präsentiert ersten Performance-Schuh aus Biosteel 

Robust, elastisch und belastbar: Aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften ist Spinnenseide ein Material, das für Biologen und Produktentwickler gleichermaßen interessant ist. Einem deutschen Unternehmen ist es gelungen, die Faser künstlich herzustellen. Unter dem Namen „Biosteel“ ist sie für den Einsatz in Hightech-Textilien vorgesehen, etwa für Sport, Medizin und Militär. 

Bionische Hochleistungsfaser Biosteel 

Technik Trend

Die Natur als Vorbild: Künstliche Spinnenseide für Textilien  

Für nachhaltige Einwegverpackungen sind Biokunststoffe gefragt und vielfältig im Einsatz. Steigt jedoch das Anforderungsprofil an die mechanischen Eigenschaften, eignen sich nur wenige biobasierte oder bioabbaubare Polymere. Dabei können Blends aus PLA, PBS und PVAC die mechanischen Eigenschaften und Wärmeformbeständigkeit verbessern, wie eine Studie zeigt. 

Mechanische Eigenschaften und Wärmeformbeständigkeit von Biokunststoff-Blends 

Compound

Teamwork steigert die Leistung 

ProTec Polymer Processing stellt maßgeschneiderte Anlagen zur Pultrusion hochwertiger langfaserverstärkter Thermoplaste (LFT) her, die sich auch für materialtechnisch schwierige Aufgaben wie die Kombination von Kohlefasern und Polypropylen (PP) eignen. Planung, Bau und Inbetriebnahme der Systeme kommen dabei komplett aus einer Hand. Für anwendungsbezogene, kundenspezifische Entwicklungen stellt ProTec in seinem Technikum in der Bensheimer Zentrale eine umfangreich ausgestattete Pultrusionsanlage zur Verfügung. 

Hochwertige langfaserverstärkte Thermoplaste herstellen 

Extruder

Pultrusion

Compoundieren

LFT-Compounds aus Pultrusionsanlagen 

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Polymerforschung IAP entwickeln gemeinsam mit AMSilk neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege. Das Ziel: Das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden.  

IAP entwickelt neues Hochleistungsmaterial 

Medizintechnik

Biofasern aus Florfliegenseide 

Mit dem „Slider Xite“ der Schneider Schreibgeräte GmbH kommt in diesen Tagen ein Kugelschreiber auf den Markt, dessen Hülle zu 90 % aus biobasiertem Kunststoff besteht. Den Werkstoff auf Basis von Polylactid (PLA) haben Wissenschaftler um V.-Prof. Dr.-Ing. Andrea Siebert-Raths von der Forschernachwuchsgruppe des IfBB - Instituts für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe an der Hochschule Hannover entwickelt und seine Verarbeitung zur fertigen Kugelschreiberhülle zusammen mit ihrem Industriepartner umgesetzt. 

Konsumprodukt aus zu 90% biobasiertem Kunststoff 

Kunststoff Werkstoffe

PLA-Blend umhüllt Kugelschreiber 

Im letzten Jahr hat die Albis Plastic GmbH, Hamburg, viel investiert, international expandiert und ihre Produktionskapazitäten um rund 60 000 t pro Jahr erweitert. Grund genug, um mit dem neuen Geschäftsführer Philip O. Krahn und dem Vice President Technical Compounds Bernd Sparenberg unter anderem über Schlüsselmärkte, die zu knackende 1-Milliarde-Umsatzmarke sowie die Entwicklung additiv zu verarbeitender Werkstoffe zu reden.  

Wachstum trotz Handelsrestriktionen und regionalisierter Märkte 

Additive Fertigung

Kunststoff-Aufbereitung

Compoundeure

Spezialitäten in aller Welt 

Mit der Folie Bebo B2nature hat die RPC Bebo Plastik GmbH , Bremervörde, einen Werkstoff für Kaffeekapseln entwickelt, der industriell kompostierbar ist und dem Druck in Kaffeemaschinen standhält. Die mehrlagige Folie mit Sauerstoffbarriere verspricht eine lange Haltbarkeit bei Raumtemperaturen und erhält Kaffeearoma und -qualität in der Kapsel.

Kompostierbare Kaffekapseln 

Folien

Folie Bebo B2nature mit Sauerstoffbarriere 

Thermochrome Materialien verändern je nach Temperatur ihre Farbe; die dafür benötigten Pigmente sind bisher nur erdölbasiert. Forscher des Fraunhofer IAP wollen nun eine biobasierte Alternative für die Lebensmittelindustrie sowie Medizin- und Pharmatechnik entwickeln.  

Fraunhofer IAP entwickelt thermochrome Bio-Pigmente 

Simulation Verpackung

Pigmente

Leicht reizbar 

Um weitere biologisch abbaubare Masterbatchträger hat die AF-Color, Zweigniederlassung der Akro-Plastic GmbH, Niederzissen, ihr Produktportfolio AF-Eco ergänzt.
Die Einfärbung von Biokunststoffen gewinnt zunehmend an Bedeutung und erfolgt heute fast ausschließlich mithilfe von Farbmasterbatches, welche aus polymeren Trägermaterialien und entsprechenden Farbmitteln aufgebaut sind. Die Farbmasterbatches AF-Eco werden auf Basis biologisch abbaubarer Trägerpolymere hergestellt und wurden um eine breite Palette biologisch abbaubarer Masterbatchträger ergänzt. Auf diese Weise könne man Interaktionen mit anderen Polymerbestandteilen eines Compounds minimieren, so der Hersteller. So sei mit dem zertifizierten Farbenpool nahezu jedes Farbziel, selbst Effektfarben mit Perlglanz, realisierbar, so der Hersteller. 

Biologisch abbaubar einfärben 

Additive

Farbstoffe

Masterbatches

Farb-Masterbatches der AF-Eco Serie erweitert 

In duroplastischen Sheet-Molding-Compound-Halbzeugen kann durch die Substitution etablierter Füllstoffe wie beispielsweise Calciumcarbonat durch biobasierte Füllstoffe die Dichte der Harzpaste um bis zu 22 % reduziert werden – bei gleichen mechanischen Eigenschaften. Dies wurde an Füllstoffen überprüft, die als Nebenprodukt bei der Pflanzenöl- und Holzgewinnung anfallen. 

Biobasierte Füllstoffe für Sheet-Molding-Compound-Anwendungen 

Duroplaste

Füllstoffe für Kunststoffe

Die Nachhaltigkeit steckt im Detail 

Lagen bisher eher bioabbaubare Compounds bei der der Bio-Fed, einer Zweigniederlassung der Akro-Plastic GmbH, Niederzissen, im Fokus, kommen nun mit M∙VERA ECS Polyamidcompounds auf Basis nachwachsender Rohstoffe ins Portfolio. Anders als die Produkte der Reihe M∙VERA sind die ECS-Produkte teilweise biobasiert, jedoch nicht biologisch abbaubar. Das PA 6.10 erfüllt die gängige Definition eines Biokunststoffs, da es einen ca. 60 %igen Anteil an nachwachsenden Rohstoffen besitzt, so der Hersteller. Das Rizinusöl aus den Samen des Wunderbaums bildet hierbei die Grundlage für Sebacinsäure, welche als Basis für den nachwachsenden Rohstoffanteil des Produkts fungiert. 

Technische Anwendungen im Fokus 

Polyamide

Biobasierte PA 6.10-Compounds M VERA ECS 

„Biobasiert“ ist eine Werkstoff- und zugleich eine Produkteigenschaft. Sie beschreibt, dass die Kohlenstoffatome aus der Natur entnommen, also „bio“ sind. Biobasierte Kunststoffe können vollständig oder teilweise aus nachwachsenden Rohstoffen bestehen.

„Biobasiert“ ist eine Werkstoff- und zugleich eine Produkteigenschaft. Sie beschreibt, dass die Kohlenstoffatome – im Gegensatz zu fossilen – in unserer Zeit aus der Natur entnommen, also „bio“ sind. Biobasierte Kunststoffe können vollständig oder teilweise aus nachwachsenden Rohstoffen bestehen.

Biobasierte Polymere findet man teilweise in der Natur; sie werden großtechnisch aus Kohlenhydraten gewonnen: Zucker, Stärke, Proteine, Cellulose, Lignine, Fette und Pflanzenöle. Beispiele für kommerziell verfügbare, biobasierte Kunststoffe sind Polylactid (PLA), die Gruppe der Polyhydroxyalkanoate (PHA), Cellulosederivate wie Celluloseester (CA) und Cellulosebutyrat (CAB) sowie auch Stärkederivate.

Dazu gehört aber auch z.B. Bio-Polyethylen, das in Brasilien aus Bioalkohol hergestellt wird, der aus Zuckerrohr gewonnen wird. Das Bio-Polyethylen der brasilianischen Braskem besteht vollständig aus nachwachsenden Rohstoffen. Es hat dieselben Eigenschaften wie herkömmliches Polyethylen, ist aber keineswegs biologisch abbaubar.

Der Einsatz nachwachsender Rohstoffe kann wegen des geringeren Carbon Footprints zu einer höheren Nachhaltigkeit der Kunststoffe führen. Obwohl fossile Ressourcen natürlich sind, sind sie nicht nachwachsend und werden nicht als Basis biobasierter Kunststoffe angesehen. Ein weiterer Grund, nachwachsende Rohstoffe einzusetzen, ist die Verknappung von Erdöl. Seit ca. 2006 werden weniger neue Ölvorkommen gefunden als alte versiegen.

Der gesellschaftliche Nutzen biobasierter Kunststoffe liegt darin, für die Zeit „nach dem Erdöl“ zu sorgen. Zum einen werden weniger fossile Kohlenwasserstoffe verwendet und damit weniger Jahrmillionen gebundenes CO2 in die Atmosphäre eingebracht. Zum anderen wird die Unabhängigkeit von immer knapper werdenden fossilen Rohstoffen vorangetrieben. Es muss allerdings darauf hingewiesen werden, dass die Kunststoffindustrie trotz zunehmendem Einsatz nachwachsender Rohstoffen nur einen geringen Beitrag zur Ölschonung leisten kann. Denn Erdöl wird nur zu wenigen Prozent zur Herstellung von Kunststoffen eingesetzt.

Befürchtungen, Lebensmittelknappheiten würden durch Nutzung der Kohlenhydrate für Biokunststoffe entstehen, sind laut Christian Bonten unbegründet. Hier werde die Tatsache, dass der Weltenergiebedarf nicht mit pflanzlichen Kohlenstoffquellen gedeckt werden kann, verwechselt mit dem weit geringeren Bedarf an Kohlenhydraten, um Kunststoffe herzustellen. Um sämtliche Kunststoffe auf Basis von Biomasse herzustellen, würde man seiner Einschätzung zufolge nur 5% der gesamten Nutzagrarfläche benötigen.

Es gibt Quellen, die errechnet haben, dass sogar die brachliegenden Ackerflächen in Europa für dessen gesamten Kunststoffbedarf ausreichen würden. Stimmt das, stünden wir laut Bonten vor einem Erfolgsmodell, unsere Landwirtschaft subventionsfrei und voll ausgelastet betreiben zu können. Der Leiter des Instituts für Kunststofftechnik der Universität Stuttgart weist zudem darauf hin, dass bei all den Berechnungen vergessen wird, dass die Meere voller Kohlenhydrate in Form von Algen sind. Deren Trocknung ist lediglich derzeit zu unwirtschaftlich. (me)

[1] R. Essel: „Biobasierte Kunststoffe – Eine ökologische Alternative?“, Kunststoffe 08/2012

Christian Bonten- Kunststofftechnik, 10/2016, 528 Seiten, € 49,00, ISBN: 978–3–446–44674–8, S.439 – 443

Pro Jahr geernteter Agrarbiomasse: Für biobasierte Kunststoffe dient nur ein verschwindend kleiner Anteil

Biobasierte Kunststoffe

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