Dem Thema Biokunststoffe in all seinen Facetten widmet sich der K-Messeauftritt von Bio-Fed.

Messe K-Kunststoffmesse

kunststoffe-international.com

Compound

Kunststoff Werkstoffe

Thermoplaste

Kunststoffe, biobasiert

Biokunststoffe

kunststoffe.de

Polyethylen

Polypropylen

Kunststoffe, bioabbaubar

Außen und Innen bio

Der Kunststoffhersteller Borealis hat sich mit dem Rohrspezialisten Uponor zusammengetan und Rohre aus biobasiertem vernetzten Polyethylen (PE-X) entwickelt.

Bei den Rohren handelt es sich um die weltweit ersten Varianten aus ISCC Plus zertifiziertem biobasierten PE-X.

Kunststoff-Rohre

Halbzeuge und Zwischenprodukte

Kunststoff-Halbzeuge

Rohre, allgemein

Kunststoffrohre mit 90 Prozent geringerem CO2-Fußabdruck

Anhand von verschiedenen Gemeinschaftsprojekten mit Kunden zeigt BASF, wie sich die CO2 -Emissionen von Produkten deutliche verbessern lassen.

Für die Outdoor-Hosen von Vaude kommt ein PA6 zum Einsatz, das aus chemisch recycelten Autoreifen hergestellt wurde. 

Recycling

Umweltmanagement

Polyurethan

Kunststoff-Rezyklat

Den CO2-Fußabdruck berechnen und reduzieren

Green Dot Bioplastics hat seine Terratek-BD-Produktfamilie um neun kompostierbare Typen für Einweg- und Verpackungsanwendungen erweitert.

Die stärkebasierten Materialien sollen über eine gute biologische Abbaubarkeit im Boden verfügen und sich deshalb etwa für Agrarfolien eignen.

Folien

Mehr Stärke für Folien

Nachhaltigkeit siegte beim Deutschen Gründerpreis. Die Gründerinnen von Traceless Materials aus Hamburg nahmen den Preis in der Kategorie Start-up für ihren Biokunststoff entgegen.

Dr. Anne Lamp (l.) und Johanna Baare haben das Start-up gemeinsam gegründet.

16:9

Traceless Materials ersetzt konventionelle Kunststoffe durch Bio-Granulat aus Getreide-Abfall. Dafür erhielt das Start-up aus Hamburg den Deutschen Gründerpreis 2022.

Nachhaltigkeit

Start up

Wirtschaft

Unternehmen und Unternehmer

Bio-Granulat überzeugt beim Deutschen Gründerpreis

Alternative Materialien und neue Wege beim Recycling – unsere Redakteurin hat sich auf der Fachpack 2022 in Sachen Nachhaltigkeit umgesehen.

Die Fachpack 2022 dreht sich um Übergänge und Veränderungen in der Verpackungswirtschaft. Wie diese gelingen können, zeigen Aussteller und Rahmenprogramm.

Verpackungsmittel aus Kunststoffen

Kunststoffverarbeitung

Verpackungsmaterial

Logistik

Ehrhardt, Melanie

Verpackungstechnik

Kunststoff-Recycling

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

Kunststoff-Aufbereitung

Kreislaufwirtschaft

Zwischen Sensibelchen, Diven und Vordenkern

Akro-Plastic zeigt auf der K 2022 unter anderem ein PP-Compound aus Frittenfett.

Das Motorrad Husqvarna FE 350 ist eines der Highlights am Stand von Akro-Plastic. 

Polyamide

Polypropylen-Compound

Bio voll im Fokus

Das IfBB forscht in einem neuen Projekt „Bowl2Bowl“ am Recycling für Pfandprodukte, um diese kreislauffähig zu machen.

Ab 2023 sind Gastronom*innen verpflichtet, ihr Take-Away-Essen auch in Mehrwegverpackungen anzubieten.

Mehrwegverpackungen recyceln

Der Compoundeur Bio-Fed und Günther Heisskanaltechnik haben in Versuchen gezeigt, dass sich auch vermeintlich sensible Biokunststoffe im Heißkanalwerkzeug zuverlässig verarbeiten lassen.

Bild 4. In das 2-fach-Heißkanal-Versuchswerkzeug können Wechseleinsätze für verschiedene Probekörper eingebaut werden.

Verarbeitungsversuche zeigen gute Erfolge, es ist jedoch Fingerspitzengefühl gefragt

Spritzgießen

Heißkanalsysteme

Kunststoffverarbeitung: Maschinen und Komponenten

Komponenten für die Kunststoffverarbeitung

Biokunststoffe im Heißkanal verarbeiten

Die Weltleitmesse K hat in diesem Jahr erstmals auf breiter Front praktikable Lösungen für eine höhere Ressourceneffizienz aufgezeigt. Ein erster Streifzug übers Messegelände.

Wie sich Rezyklate mit digitalen Helfern prozesssicher verarbeiten lassen, offenbarte die K 2022 den Besuchern anhand zahlreicher Praxisbeispiele.

Doriat, Clemens, Dr.

Solar / PV

Energieerzeugung

Erneuerbare Energie

Schaumspritzgießen

Temperiertechnik

Mehrkomponenten-Spritzgießen

Condition Monitoring / Prozessüberwachung

Instandhaltung

Spritzgießwerkzeuge

Werkzeuge für die Kunststoffverarbeitung

Handling, Handhabungstechnik

Automatisierungstechnik

Elastomer-Spritzgießen

Oberflächentechnik

Energieeffizienz

Industrie 4.0 für die Kunststoffverarbeitung

Industrie 4.0

Digitalisierung

Spritzgießmaschinen

Silikonkautschuk

Kautschuk / Elastomere

Compoundieren

Geht doch

Vecoplan liefert Aufbereitungs- und Lagertechnik an UBQ. Es ist bisher der größte Einzelauftrage in der Firmengeschichte.

Biobasierte Thermoplast: UBQ nutzt den gesamten Abfallstrom – von Lebensmittelabfällen, gemischten Kunststoffen bis hin zu Pappe.

Biokunststoff aus Haushaltsabfällen

Modehändler C&A verwendet Haken aus pflanzenbasiertem Biomaterial des Start-ups Traceless.

Seit dem 8. Dezember sind die Haken in Hamburg Altona im Einsatz.

Traceless hat C&A am Bio-Haken

In diesem Jahr findet das renommierte Stuttgarter Kunststoffkolloquium in zwei Varianten statt: einmal in Präsenz und einmal virtuell.

Das virtuelle Stuttgarter Kunststoffkolloquium 2021 war so erfolgreich, dass die Veranstalter daran festhalten. Innerhalb von zwei Wochen stellen sie diesmal zwei Veranstaltungen auf die Beine: eine in Präsenz und eine virtuell. 

Das doppelte IKT-Kolloquium

Die K 2022 bot eine riesige Auswahl an Neuheiten und Anwendungsbeispielen für und mit nachhaltigeren Materialien. Ein Überblick über die vorgestellten Nachhaltigkeits-Highlights.

Aus Abgasen werden Schuhe: Gentechnisch veränderte Bakterien machen aus Abgasen Ethanol, aus dem anschließend Kunststoff etwa für die Schuhe Cloudprime von On hergestellt wird. 

Thermoplastische Elastomere

Silikone

Masterbatches

Additive

Polylactid

Effektpigmente

Faserverbundwerkstoffe

Andere Werkstoffe

Ist Bio das neue Normal?

Forscher der Universität Konstanz präsentieren neuen Biokunststoff, der kristallin und dennoch kompostierbar ist.

Forschende stellen einen neuen Kunststoff mit hoher mechanischer Stabilität vor, der trotzdem gut recycelt werden kann und sogar kompostierbar ist.

Technik Trend

Kunststoff

Bauwesen

Baustoffe

Belastbar, recyclingfähig und abbaubar

Polylactid ist ein Biokunststoff und hat seinen Ursprung in Pflanzenstärke.

Polylactid ist ein biologisch abbaubarer Kunststoff und basiert auf der natürlich auftretenden Milchsäure.

Polylactide sind innerhalb der Biokunststoffe die Werkstoffgruppe mit dem zweitgrößten Mengenpotenzial. Grundstoff für PLA ist die Milchsäure. Im Verpackungsmarkt ist es der wichtigste Biokunststoff, da PLA in großen Mengen verfügbar ist und sich gut verarbeiten lässt.

Polylactid (PLA) ist ein auf nachwachsenden Rohstoffen wie Zuckerrohr oder Mais basierender Polyester. Der aus Milchsäuremolekülen aufgebaute Werkstoff gehört zu den bioabbaubaren Kunststoffen – allerdings nur im industriellen Maßstab. Denn in der Natur finden sich die dafür notwendigen Bedingungen nicht.

Ein anderer Name für PLA ist Polymilchsäure. Es gibt zwei stereo-isomere Varianten der Milchsäure (L-Lactid und D-Lactid), daher gibt es auch zwei Polylactid-Varianten:

<ul><li>Poly-D-Lactid (PDLA)</li><li>Poly-L-Lactid (PLLA)</li></ul>

Je nachdem, wie diese Bausteine in der PLA-Kette eingebunden sind, unterscheidet sich die Morphologie des Materials von amorph bis kristallin. Das hat auch Einfluss auf die thermischen und mechanischen Eigenschaften.

Polylactid-Herstellung aus Pflanzenstärke

Polylactid wird überwiegend durch Fermentation aus einer Kohlenhydratquelle wie Maisstärke oder Zuckerrohr hergestellt. Fermentation bezeichnet im Allgemeinen die Transformation von biologischen Materialien mithilfe von Mikroorganismen wie Bakterien, Schimmelpilze oder Hefen. Diese wandeln die Kohlenhydratquelle in andere Stoffe um, zum Beispiel in Alkohol, Essig- oder Milchsäure.

Das geschieht in speziellen Bioreaktoren (Fermentern), in denen sich optimale Bedingungen (Temperatur, Nährstoffangebot, pH-Wert, Sauerstoffgehalt und andere) einstellen lassen. Unter diesen synthetisieren die Mikroorganismen großtechnisch Stoffe, die sich auf rein chemischem Wege nur schwer beziehungsweise gar nicht herstellen lassen. Das gilt nicht nur für <a href="https://www.kunststoffe.de/a/grundlagenartikel/was-sind-biokunststoffe-264458" target="_blank">Biokunststoffe</a>, sondern auch für einige Produkte aus der Medizin, zum Beispiel Insulin und Penicillin.

Aber kommen wir zurück zu den Polylactiden: Deren biotechnologischer Herstellungsprozess ist mit einem gewissen verfahrenstechnischen Aufwand verbunden. Dieser bestimmt neben den Substratkosten auch im Wesentlichen die Herstellkosten sowie die Ökobilanz. Wobei insbesondere bei den Kosten in den vergangenen Jahren signifikante Reduzierungen erzielt wurden; die Preise für PLA liegen inzwischen unter 2 Euro/kg.

Polylactide-Herstellung erfolgt in vier Schritten

Die Polymilchsäure-Herstellung lässt sich grob in vier Schritte einteilen:

<ol><li>Substratkonditionierung</li><li>Milchsäurefermentation</li><li>Milchsäureisolierung</li><li>Synthese/Polymerisation</li></ol>

Im Rahmen der biotechnologischen Herstellung erfolgt zunächst eine Konditionierung und gegebenenfalls Vorbehandlung der Substrate, zum Beispiel eine (enzymatische) Hydrolyse von Pflanzenstärke. Eine Hydrolyse bezeichnet die Spaltung einer chemischen Verbindung durch eine Reaktion mit Wasser. Parallel dazu erfolgt im optimalen Falle eine Vorfermentation, die sogenannte Inokulation, in der sich zunächst die später milchsäureerzeugenden Mikroorganismen unter entsprechend optimierten Bedingungen, insbesondere hinsichtlich des Nährstoffangebots, vermehren. In der anschließenden Hauptfermentation erfolgt dann unter anaeroben Bedingungen und Zuführung des Substrates bei konstantem pH-Wert die Erzeugung der Milchsäure als Rohstoff. Anschließend gilt es die Milchsäure zu isolieren. Im letzten Schritt wird über eine Polykondensationsreaktion Polylactid erzeugt.

PLA ist transparent, kristallin, steif und besitzt hohe mechanische Festigkeit.

<ul><li>E-Modul bis 5000 MPa</li><li>Dichte 1,21 bis 1,43 g/cm³</li><li>Beständig gegenüber Ölen, Fetten und Alkohol</li><li>Empfindlich gegenüber UV-Strahlung</li><li>Zugelassen für Lebensmittel</li><li>Wasserdampfdurchlässig</li><li>Hohe Schlagzähigkeit</li><li>Geringe Wärmeformbeständigkeit</li></ul>

Bei den PLA-Werkstoffen fällt auf, dass viele Eigenschaften der Polylactide erfolgreich optimiert werden konnten. Sie verfügen insbesondere über hochwertige mechanische Eigenschaften und unterschiedliche Viskositäten. Demgegenüber steht jedoch die nach wie vor geringe Wärmeformbeständigkeit, weshalb PLA nur eingeschränkt für technische Anwendungen einsetzbar ist.

Polylactid kann mit den typischen thermoplastischen Verfahren (unter anderem Tiefziehen und <a href="https://www.kunststoffe.de/a/grundlagenartikel/spritzgiessen-254055" target="_blank">Spritzgießen</a>) verarbeitet werden. Zu beachten ist jedoch die relativ hohe Feuchtigkeitsaufnahme, die für die meisten Anwendungen eine Vortrocknung voraussetzt.

Polylactid wird vor allem für Verpackungen eingesetzt, zum Beispiel Joghurtbecher, Dosen oder Getränkeflaschen. Hier ersetzt das Biopolymer zunehmend „klassische“ Kunststoffe wie <a href="https://www.kunststoffe.de/a/grundlagenartikel/polyethylen-pe-254120" target="_blank">Polyethylen (PE)</a> und <a href="https://www.kunststoffe.de/a/grundlagenartikel/polypropylen-pp-264406" target="_blank">Polypropylen (PP)</a>. Weitere Beispiele für PLA-basierte Verpackungsanwendungen sind Bio-Tragetaschen und Luftpolsterbeutel.

In der Landwirtschaft kommen PLA-Blends in Form von Mulchfolien zum Einsatz. Dabei handelt es sich um Kunststofffolien, die der Abdeckung von Beeten oder Ackerfläche dienen. Mulchfolien aus <a href="https://www.kunststoffe.de/a/grundlagenartikel/polyamide-pa-285284" target="_blank">Polyamid (PA)</a> oder PE wären günstiger. Sie haben jedoch einen entscheidenden Nachteil: Nach der Ernte muss sie der Landwirt arbeitsaufwendig einsammeln, reinigen (lassen) und anschließend kostenaufwendig entsorgen. PLA-Folien dagegen können nach der Nutzung einfach untergepflügt werden.

Auch der menschliche Körper ist in der Lage, Polylactid abzubauen. Daher findet der Kunststoff in der Medizin zum Beispiel in Form von resorbierbaren Implantaten und Nahtmaterial Verwendung.

Implantate (Schrauben, Nägel, etc.) zur Stabilisierung von Knochenbrüchen sind so fest wie ihre Pendants aus einem herkömmlichen <a href="https://www.kunststoffe.de/werkstoffe/thermoplaste/" target="_blank">Thermoplasten</a>. Da der Körper die PLA-Implantate jedoch selber abbauen kann, bedarf es keines zweiten chirurgischen Eingriffs zum Entfernen.

Polylactid ist zudem für das Tissue Engineering (Gewebekonstruktion beziehungsweise Gewebezüchtung) als Gerüstmaterial geeignet. Hierfür werden poröse Strukturen aus PLA-Fasern hergestellt, an die sich unterschiedliche Zell-Typen, abhängig von der Porengröße, anlagern können.

Auch beim Catering und im Büro finden sich Anwendungsbeispiele für PLA beziehungsweise PLA-Blends, unter anderem:

<ul><li>Wegwerfbestecke</li><li>Trinkbecher</li><li>Trinkhalme</li><li>Kugelschreiber</li></ul>

<ul><li>Polylactid ist eines der am häufigsten genutzten Materialien von 3D-Druckern, die nach dem <a href="https://www.kunststoffe.de/a/grundlagenartikel/vor-und-nachteile-des-fused-layer-modeli-285390" target="_blank">FDM-Verfahren</a> (Schmelzschichtung) arbeiten.</li><li>Der Recycling-Code für Polylactid ist 07.</li><li>Die in Deutschland erste Pilotanlage für die Herstellung von Polylactid wurde 2011 in Betrieb genommen.</li><li>PLA-Mikroplastik führt bei der Gemeinen Miesmuschel zu einer Proteinstoffwechselstörung.</li></ul>

[1] Endres, H.; Siebert-Raths, A.: <a href="https://www.hanser-fachbuch.de/fachbuch/artikel/9783446416833" target="_blank">Technische Biopolymere – Rahmbedingungen, Marktsituation, Herstellung, Aufbau und Eigenschaften</a>, 1. Auflage, ISBN 978–3–446–41683–3, Carl Hanser Verlag, München (2009)

[2] Baur, E.; Drummer, D.; Osswald, T.; Rudolph, N.: <a href="https://www.hanser-fachbuch.de/fachbuch/artikel/9783446465145" target="_blank">Saechtling Kunststoff Handbuch</a>, 32. Auflage, ISBN 978–3–446–46514–5, Carl Hanser Verlag, München (2022)

[3] <a href="https://dol.dl.uni-leipzig.de/servlets/MCRFileNodeServlet/PGSToxi_derivate_00000644/Abschlussarbeit%20PGS%20Irina%20Pikul.pdf" target="_blank">https://dol.dl.uni-leipzig.de/servlets/MCRFileNodeServlet/PGSToxi_derivate_00000644/Abschlussarbeit%20PGS%20Irina%20Pikul.pdf</a> (letzter Abruf: 22.06.2022)

[4] Jacobsen, S.: Polyactide - Biologisch abbaubare Kunststoffe aus nachwachsenden Rohstoffen für neue Anwendungen; Universität Stuttgart - Jahrbuch 2000, S.52 - 64, <a href="https://elib.uni-stuttgart.de/bitstream/11682/1537/1/jacobsen.pdf" target="_blank">https://elib.uni-stuttgart.de/bitstream/11682/1537/1/jacobsen.pdf</a> (letzter Abruf: 25.11.2024)

Der amerikanische Chemiekonzern NatureWorks begann schon 2002 mit der PLA-Produktion. Heute gehört das Werk in Nebraska zu den größten Produktionsstätten ihrer Art.

PLA-Granulat: Transparent, kristallin und – wenn die Umweltbedingungen stimmen – biologisch abbaubar.

Polylactid (PLA)

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Polylactid (PLA) | Biobasierter Industrieller Kunststoff

<ul><li>Hoher E-Modul</li><li>Hohe Kratzfestigkeit</li><li>Hohe Transparenz</li><li>Hohe Transparenz</li><li>Beständig gegenüber Fett, Wasser und Alkohol</li><li>Zertifizierte Kompostierbarkeit</li><li>Lebensmittelrechtlich zugelassen</li><li>Relativ hohe Hydrophilie und Wasserdampfdurchlässigkeit</li><li>Ohne Additive spröde</li></ul>