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Innovationsträger Biokunststoffe

Eine Alternative mit zunehmendem Wachstumspotential.
Kunststoffe auf Basis nachwachsender Rohstoffe bieten der Kunststoffindustrie neue Anreize und Chancen, sich mittelfristig von der Abhängigkeit vom fossilen Rohöl zu lösen. In manchen Anwendungen sind konvenntionelle Kunststoffe noch besser geeignet. Jedoch verbessern sich die technischen Eigenschaften der Biokunststoffe ständig. Biobasiert heißt dabei nicht automatisch bioabbaubar. Und so wird der Gebrauch von Biokunststoffen auch für technische Anwendungen zunehmend interessanter.
Biokunststoffe erfreuen sich derzeit wachsenden Zuspruchs. Das Hauptinteresse liegt hierbei neben technischen Eigenschaften und Preisentwicklungen vor allem auf der Verfügbarkeit und der Möglichkeit, auf lange Zeit gesehen, eine Alternative zu Kunststoffen aus fossilen Rohstoffen zu haben. Denn gerade bei der Suche nach Ersatz für das langfristig teurer werdende Erdöl drängt die Zeit. Wir erleben zwar gerade, bedingt durch die Finanz- und Wirtschaftskrise, einen regelrechten Preisverfall am Rohölmarkt, dies sollte aber nicht darüber hinwegtäuschen, dass der Preis für Rohöl tendenziell weiter steigen wird. Deswegen ist und bleibt die Suche nach Alternativen eine Herausforderung, der sich die Kunststoffbranche stellen muss.
Biobasiert heißt nicht bioabbaubar .
Im täglichen Gespräch mit OEM’s und Händlern fällt auf, dass viele schon von diesen nachhaltigen Werkstoffen gehört, jedoch noch falsche Vorstellungen über die Begriffe biobasierte Polymere oder Biokunststoffe haben. Das größte Missverständnis liegt hierbei in der Annahme, dass biobasiert gleichbedeutend mit bioabbaubar ist, was zu Vorbehalten gegenüber Biokunststoffen führt. Diese Gleichstelllung ist jedoch so nicht richtig. Zuerst müssen gewisse Parameter gegeben sein, damit sich Biokunststoffe überhaupt in einer adäquaten Zeitspanne (ca. 3 Monate) abbauen. 60° Temperatur, hohe Luftfeuchtigkeit und zum Abbau benötigte Mikroorganismen sind nur die drei wichtigsten Bedingungen, welche in einer Kompostieranlage herrschen müssen. Stimmt bereits einer dieser Parameter nicht, findet ein Abbau zwar statt, allerdings sehr langsam (mindestens 2 bis 3 Jahhre). Zweitens gibt es seit einiger Zeit petrobasierte Polyester, welche bedingt durch ihre chemische Struktur biologisch abbaubar sind; und Polyamide, welche bekannterweise nicht abbaubar sind, allerdings zu 100 % aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen werden. Mit den heutigen Möglichkeiten der Polymerchemie, ist die klassische Vorstellung, dass biobasierte Materialen zwangsläufig bioabbaubar und daher für langfristige Anwendungen ungeeignet sind, überholt. Dadurch werden auch in technischen Applikationen Biokunststoffe immer interessanter. Biowerkstoffe haben auch eine klimarelevante Komponente. Durch deren Einsatz werden nicht nur fossile Rohstoffe geschont, sondern der eigene „CO2-Footprint“ nachhaltig reduziert. Der in den Biokunststoffen enthaltene Kohlenstoff wird zunächst von Nutzpflanzen als CO2 aufgenommen und in Form von Biomolekülen (z.B. Stärke, Zucker, Rizinusöl, etc. .. ) gespeichert. Diese stellen dann die nachwachsenden Rohstoffe der Bioo lymerhersteller dar. Nach der Weiterverarbeitung der Polymere und deren Gebrauch, können diese auf verschiedenen Wegen entsorgt werden: Recycling, industrielle Kompostierung (industrielle Kompostierung ist nicht bei allen Biokunststoffen möglich, s.o.) oder thermische Verwertung. Letztendlich wird aber bei diesem Nutzungsweg auf der stofflichen Ebene nur soviel CO2 abgegeben, wie zuvor von der Pflanze gebunden wurde. Der biobasierte Kunststoff ist somit CO2neutral. Ein weiterer Diskussionspunkt, der die ethischen Aspekte der Biokunststoffe in den Mittelpunkt rückt, ist die Tatsache, dass momentan ein Großteil der Biokunststoffe aus Mais bzw. Zuckerrohr gewonnen wird. Daraus resulltiert die irreführende Diskussion, dass wertvolle Lebensmittel für die Kunststoffproduktion anstatt für die Ernährung der Bevölkerung genutzt werden. Dieser Vorwurf ist zum jetzigen Zeitpunkt allerdings nicht haltbar, da er außer Acht lässt, dass nur ein verschwindend geringer Teil (laut Nova Institut ca. 0,05 %) der Agrarflächen überhaupt für die Produktion von Biokunststoffen benötigt wird. Hinzu kommt, dass in Zukunft die Monomere nicht mehr aus Getreide, sondern aus der Biomasse der Pflanzen (z.B. Stängel/Blätter, Holzabfall, … ) gewonnen werden soll, was diesen ethischen Konflikt letztendlich beilegen wird.
Eigenschaften nicht deckungsgleich mit konventionellen Kunststoffen .
Oft fragen Kunden an, mit welchem Biopolymer X sie Ihre bisher eingesetzten Kunststoffe Y ersetzten könnnen. In der Regel kann man Substitutionsvorschläge machen, allerdings sollte man sich darüber im Klaren sein, dass die Eigenschaften der Biopolymere nicht deckungsgleich mit denen der konventionellen Kunststoffe sind. Dies liegt letztendlich daran, dass man die bekannten Polymere nicht einfach aus Biomasse nachbauen kann, sondern mit denen in der Natur vorhandenen Monomeren arbeiten muss und so neue Polymere mit entsprechenden Eigenschaften entstehen. In manchen Anwendungen sind daher konventionelle Kunststoffe zurzeit noch besser geeignet als Biokunststoffe und im Bereich der Hochleistungskunststoffe gibt es noch keine Alternativen. Allerdings verbessern sich die technischen Eigenschaften der Materialien durch die hohe Innovationsdynamik in der Biopolymerforschung und -Entwicklung ständig. Bis jetzt kommen die Biokunststoffe noch hauptsächlich in Märkten zum Einsatz, in denen der höhere Preis der Materialien eine vernachlässigbare Rolle spielt. Doch mit steigendem Ölpreis und dem Ausbau der Anlagenkapazitäten werden biobasierte Kunststoffe bald auch mit den petrobasierten Kunststoffen konkurrieren können. Biopolymere bieten nicht nur klassische Eigenschaften von Kunststoffen. Mit ihnen kommen auch völlig neue, für den Handel und OEM interessante Fähigkeiten auf den Markt. So gibt es Werkstoffe, die in ihrer chemischen Zusammensetzung sehr dem Naturwerkstoff Holz entsprechen. Resultierend daraus erhält man ein sehr gutes Klangbild und eine Materialhomogenität, wie man sie bei natürlichem Holz nicht finden wird. Mit solchen Materialien lassen sich Märkte erschließen, die durch die klassischen Kunststoffe bisher nur schwer bedient werden konnten und für die auch gewachsenes Holz nicht die optimale Lösung bot. Das Unternehmen Gehr Kunststoffwerk mit Sitz in Mannheim, welches auf die Extrusion von thermoplastischen Halbzeugen spezialisiert ist, hat sich intensiv mit der Thematik der biobasierten Kunststoffe befasst und deren Potenzial erkannt. Daraus resulltierend ergänzte der Hersteller seit Juni 2008 sein bekanntes Produktportfolio um neun biobasierte Kunststoffe, die auf nachwachsenden Rohstoffen wie Polymilchsäure (PLA), Zellulose, Holzfasern oder Rizinusöl basieren, zusammengefasst unter dem Markennnamen „EcoGehr“. Ausgezeichnet wurde diese Pionierarbeit vor kurzem mit dem Bioplastics Award 2008 in der Kategorie „Best Bioplastics Processor“.
Weniger abhängig von fossilen Rohstoffen.
Kunststoffe auf Basis nachwachsennder Rohstoffe bieten der Kunststoffindustrie neue Anreize und Chancen sich mittelfristig von der Abhängiggkeit vom fossilen Rohöl zu lösen. Diese Entwicklung wird sicherlich nicht Morgen stattfinden. Doch es ist wichhtig, sich mit dieser neuen Generation von Werkstoffen frühzeitig zu beschäfftigen, um sich auch in Zukunft auf dem innovationsträchtigen Kunststoffmarkt zu positionieren und nachhaltig im Wettbewerb bestehen zu können.

Quelle: Gehr Kunststoffwerk Vertriebsgesellschaft mbH, Mannheim