Fraunhofer Cluster of Excellence Circular Plastics Economy CCPEBiobasierte Polymere für den Markt: Optimierung durch Fortschritte in der Synthese
Im Bereich der Biopolymere liegen unsere Stärken in der Weiterentwicklung biobasierter Kunststoffe, einschließlich Polyester, Polyamide und Polyurethane. Unsere Forschung und Entwicklung umfassen die Synthese neuer Polymerstrukturen sowie die Evaluierung nachhaltiger Rohstoffe, um alternative und leistungsfähige Lösungen für im Markt etablierte Anwendungen zu bieten.
Bei der Synthese von Biopolymeren liegt unser Schwerpunkt auf der Optimierung und Weiterentwicklung der chemischen Struktur biobasierter Polymere, z.B. biobasierter Polyester, Polyamide und Polyurethane. Ziel ist es, biobasierte Kunststoffe als Alternative für etablierte Anwendungen bereitzustellen.
Unser Angebot beinhaltet die Synthese neuer oder optimierter Polymerstrukturen aus biobasierten Bausteinen sowie die Evaluierung von Monomeren, die aus neuen biotechnologischen Prozessen oder Recyclingverfahren gewonnen werden. Diese Evaluierungen liefern Entscheidungsunterstützungen hinsichtlich der Eignung von Monomeren zur Polymerisation sowie der Optimierung von Polymerisationsprozessen. Hierzu stehen uns verschiedene Kessel und Reaktionsaggregate (z.B.: 1L, 1,5 und 7,5L; bis 60bar, bis 300°C) zur Verfügung, die unter anderem zu einer Polymilchsäure(PLA)-Miniplantanlage kombiniert werden können. So kann die Synthese von PLA, ausgehend von Milchsäure über den Schritt der Lactidherstellung und -aufreinigung bis hin zu additiviertem und stabilisiertem PLA realisiert werden. Der modulare Aufbau dieser Anlage ermöglicht es, die Aggregate für eine Vielzahl weiterer industrierelevanter Polymersynthesen zu nutzen.
Besondere Kompetenzen besitzen wir bei der Weiterentwicklung des Kunststoffs Polybutylensuccinat (PBS). Dabei verfolgen wir das Ziel, die Synthese und Entwicklung marktfähiger PBS-Typen, vergleichbar mit der Vielfalt an PE-Typen (HDPE, LDPE und LLDPE), zu beschleunigen (Schwerpunkt PBS). In Zusammenarbeit mit dem Verarbeitungstechnikum Biopolymere des Fraunhofer IAP in Schwarzheide werden z. B. Blasfolien hergestellt, um den Einfluss von PBS-Strukturvariationen auf die Verarbeitung und das Eigenschaftsprofil der Folien zu untersuchen sowie passende Anwendungen zu identifizieren.
Die Evaluierung nachhaltiger Rohstoffe für die Kunststoffproduktion ist ein dazu komplementäres Forschungsfeld. Besonders vielversprechend ist der biogene Synthesebaustein 2,5-Furandicarbonsäure (FDCS), der für polyesterhaltige Polymermaterialien eine Vielzahl an Möglichkeiten bietet. FDCS wird als Ersatz für Terephthalsäure gehandelt, deren Erzeugung aus erneuerbaren Kohlenstoffquellen momentan nicht möglich ist. Wie unsere Forschung belegt, bietet FDCS eine klare biobasierte Alternative hierzu (Schwerpunkt Elastomere). Beispielsweise ist es am IAP gelungen, neue thermoplastische Polyester-Elastomere (TPEE) auf Basis von FDCS herzustellen.