Fraunhofer Cluster of Excellence Circular Plastics Economy CCPEPBS als bioabbaubarer Polyolefin-Ersatz
Die Polyolefine PE1 und PP2 sind vielseitige Kunststoffe, die unser Leben in vielen Bereichen prägen – gleichzeitig verursachen sie jedoch viel Müll in der Umwelt. Auf Polyolefine zu verzichten ist aber weder möglich noch sinnvoll. Kunststoffe neu zu denken lautet deswegen die Prämisse der CCPE-Forschung. Die konsequente Weiterentwicklung von Biokunststoffen wie PBS2 bildet dabei einen wichtigen Schwerpunkt.
Ein Ansatz zur Verringerung des Müllproblems ist die verstärkte Etablierung von mechanischen und chemischen Recyclingtechnologien inklusive der dazu notwendigen Sammelsysteme für Polyolefine. Die Rückführung ohne Eigenschaftsverlust polyolefinhaltiger Kunststoffprodukte in Wirtschaftskreisläufe ist allerdings stets eine Herausforderung und ohne Zufuhr von Neuware nicht in der erforderlichen Qualität (Downcycling) oder Menge (Aufreinigungsverluste) abzubilden. Alternativen wie biobasierte Kunststoffe werden sich daher perspektivisch etablieren, wenn Klimaneutralität beziehungsweise ein Netto-CO2-Ausstoß nahe Null angestrebt werden.
Mit Polybutylensuccinat (PBS) steht bereits ein aussichtsreiches Basismaterial auf dem Markt zur Verfügung, das aus biobasierten Rohstoffen hergestellt wird und biologisch abbaubar ist. Um jedoch ein derart breites Eigenschaftsprofil abdecken zu können, wie es mit der Vielzahl an PE-Typen (HDPE, LDPE und LLDPE3) möglich ist, müssen ebenso applikationsspezifische PBS-Typen entwickelt werden.
Am Fraunhofer IAP werden dafür geeignete Syntheseverfahren entwickelt, die auch industriell implementierbar sind. Dabei verfolgen sie verschiedene Ansätze zur Variation von Verarbeitungs- und Gebrauchseigenschaften. In Zusammenarbeit mit dem Verarbeitungstechnikum Biopolymere des Fraunhofer IAP in Schwarzheide stellen sie unter anderem Blasfolien her, um den Einfluss von PBS-Strukturvariationen auf die Verarbeitung und das Eigenschaftsprofil der Folien zu untersuchen sowie neue Anwendungsbereiche zu identifizieren. Erste Ergebnisse zeigen, dass die kontrollierte Einbringung von Verzweigungen4 zu einer verlässlichen Verarbeitung bei der Blasfolienherstellung führt.
Die vielversprechenden Erstresultate werden helfen, Herstellern von Polymeren und Kunststoffprodukten das Potenzial von PBS aufzuzeigen und neue Anwendungen für dieses vielseitige Material zu etablieren.
Ansprechpersonen:
Research Department Circular Polymers and Circular Additives and Compounds c/o Fraunhofer IAP | Geiselbergstraße 69 | 14476 Potsdam
Daniel Zehm (daniel.zehm@iap.fraunhofer.de, Tel. +49 331 568-1318)
Jens Balko (jens.balko@iap.fraunhofer.de, Tel. +49 331 568-3401)
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1) Polyolefine sind thermoplastisch verarbeitbare Massenkunststoffe, die etwa die Hälfte der Weltproduktion an Kunststoffen ausmachen. Zur Gruppe der Polyolefine gehören Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP).
2) PBS ist die Abkürzung für Polybutylensuccinat und wird der Kunststoffklasse der Polyester zugeordnet. Es wird biobasiert hergestellt, ist biologisch abbaubar und wird thermoplastisch verarbeitet. Beispielsweise in der Folienherstellung und im Thermoformen.
3) HDPE ist die Abkürzung für Polyethylen hoher Dichte, LDPE ist die Abkürzung für Polyethylen niedriger Dichte, LLDPE ist die Abkürzung für ein lineares Polyethylen mit niedriger Dichte.
4) Verzweigungen sind vereinzelte, sehr lange Seitenketten an der Hauptkette des Polymers.