Von der Himbeere zum Bioplastik

Biokunststoff ist nicht gleich Biokunststoff

Üblicherweise besteht heute genutztes Bioplastik, zum Beispiel für abbaubare Plastiktüten, aus Biomasse, die aus Mais, Zuckerrohr oder Holz gewonnen wird. Manche dieser Rohstoffe stehen allerdings in Konkurrenz zur Lebensmittelproduktion. Auch die Eigenschaften der Biokunststoffe sind oft noch nicht vergleichbar mit denen der herkömmlich hergestellten Kunststoffe, etwa im Hinblick auf Reißfestigkeit oder Barriereeigenschaften. Hier kommt die Forschungsarbeit der Fraunhofer-Einrichtung für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS in Alzenau und Hanau ins Spiel. Die Wissenschaftler forschen an der Optimierung von biobasierten und biologisch abbaubaren Kunststoffen durch funktionale Beschichtungen. Ziel ist es, Biokunststoff im Hinblick auf Nachhaltigkeit, Wirtschaftlichkeit und Funktionalität zu verbessern.

Trester – zu schade für die Tonne

Zur Herstellung der Beschichtungen nutzen die Wissenschaftler Faserrückstände aus der Lebensmittelproduktion. Der Vorteil: Es werden nicht nur nachhaltig gewonnene Materialien zur Herstellung verwendet, das Endprodukt ist zudem auch biologisch abbaubar und steht nicht in Konkurrenz zur Lebensmittelproduktion.

Konkret untersuchen die Forscher die Gewinnung von Hemicellulose aus Fruchtrückständen zur Herstellung von Additiven. Dabei werden Abfallstoffe wie Himbeer- oder Apfeltrester verwendet, die bisher unter anderem für Tiernahrung verwendet oder direkt einer Kompostierung zugeführt werden. Im Fall der hier verwendeten Trester handelt es sich um Nebenprodukte der Saft- und Pektinherstellung. Als natürlicher Bestandteil in pflanzlichen Abfällen bietet Hemicellulose nicht nur den Vorteil, dass sie aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen werden kann. Sie ist zudem auch vielseitig modifizierbar, stabil und sehr verzweigt, wodurch sie viele Anknüpfungspunkte für andere Stoffe bietet. Dies spielt vor allem für die Verbesserung der Haftungseigenschaften von Beschichtungen eine wichtige Rolle.

Extraktion im Pilotmaßstab

Das Fraunhofer IWKS arbeitet zur Gewinnung der Hemicellulose mit einer Extraktions-Pilotanlage. Die Anlage vereinfacht die Extraktion und macht sie effizienter, da sie weitestgehend automatisiert ist und verschiedene, aufeinander abgestimmte Module umfasst. Zudem bietet die Anlage aufgrund ihrer Größe im Technikumsmaßstab eine optimale Grundlage zur Aufskalierung für industrielle Anwendungen. Die gewonnene Hemicellulose wird je nach Anforderungen der geplanten Verwendung modifiziert, beispielsweise im Hinblick auf ihre Löslichkeit in verschiedenen Medien. Nach erfolgreicher Extraktion und Modifikation konnten die Forscher die gewonnene Hemicellulose bereits erfolgreich in verschiedenen Lacksystemen einsetzen. Ein wichtiger Meilenstein auf dem Weg zum industriellen Einsatz.