Biomaterialien In der Kunststoffindustrie
„If it can’t be reduced, repaired, rebuilt, refurbished, refinished, resold, recycled or composted, then it should be restricted, redesigned or removed from production.“
Peter Seeger
Syntetische Kunststoffe durch Biokunststoffe ersetzen – Eigentlich eine sogleich einfache wie geniale Idee. Steigt man ein wenig tiefer in die Kunststoffwelt ein, merkt man schnell welche unterschiedlichen und vielfältigen Anforderungen, Einsatzgebiete und Kunststoffarten es gibt.
Auf diesem Weg zu Biokunststoffen stellt man biogene Derivate von Kunststoffmolekülen aus biogenen Rohstoffen her.
Um das Ziel zu erreichen bieten sich zwei unterschiedliche Wege an:
1. KUNSTSTOFFMOLEKÜLE AUS PFLANZENROHSTOFFEN HERSTELLEN
Dieser Weg zu Biokunststoffen stellt biogene Derivate von Kunststoffmolekülen aus biogenen Rohstoffen her. In der Regel werden dafür pflänzliche Öle und Fette (bspw. Rizinusöl), Cellulose und Milchsäure aus fermentierten Zucker / Stärken verwendet. Diese sogenannten Biopolymere sind auf Basis von nachwachsenden Rohstoffen hergestellt, stehen jedoch in Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion, da sie mit den gleichen Anbauflächen konkurrieren.
Positive Eigenschaften sind die gute Austauschbarkeit mit Petro-chemischen hergestellten Kunststoffen, die gleichbleibende Qualität und die Möglichkeit zur biologischen Abbaubarkeit. Bislang sind die größten Nachteile von Biopolymeren
- der im Vergleich zu den syntetischen Kunststoffen hohe Preis pro kg
- die Notwendigkeit der Herstellung in einer großtechnischen Bioraffiniere
2. Funktionelle Bio-Additive
Ein gänzlich anderer Ansatz ist der Einsatz von biogenen Füllstoffen und Bio-Additiven für den sukzessiven Austausch von petro-chemischen Rohstoffen mit nachwachsender Biomasse. Im Gegensatz zu den extra hergestellten Biopolymeren handelt es sich bei den Bio-Additiven um naturnahe Stoffe, die in der Regel nur einer mechanischen Bearbeitung (Reinigen, Trocknen, Mahlen, Sieben) unterzogen wurden.
Für einen Einsatz der Biomasse in Compunds bedarf es umfassender Kenntnisse in Rohstoffaufbereitung und Prozessführung für Extruder und Spritzgussmaschinen, damit repoduzierbare Ergebnisse erzielt werden können.
Der große Pluspunkt gegenüber den Biokunststoffen wie PLA liegt in der Rohstoffherkunft. Die Bio-Additive konkurrieren in der Regel nicht mit der Nachrungsmittelproduktion, sondern ergänzen sich ideal. Viele Nebenprodukte der lebensmittelverarbeiteten Industrie werden somit sinnvoll weitergenutzt anstatt ensorgt zu werden.
Rohstoffe für die Herstellung von Bioadditiven:
- Mandelschalen
- Olivensteine
- Obstkerne von Kirschen, Aprikosen, Plaumen, etc.
- Kakaoschalen
- Kaffeereste wie bspw. Kaffeesatz
- Naturfasern, wie Sisal, Jute und Hanf
Einsatzgebiete von Biorohstoffen
Mit biogenen Rohstoffen erstellte Kunststoffformulierungen (Compounds) finden in vielen Kunststoffprodukten ihren Einsatz.
- Einmal-/Wegwerfartikel des täglichen Bedarfs, wie Lebensmittelverpackungen
- Landwirtschaft & Gartenbau für kompostierbare Kunststoffe
- Langlebige Wirtschaftsgüter, wie bspw. Bodenbelege
Unsere Erfahrung
Einfach biogene Rohstoffe wie gemahlene Mandelschalen in einen Compound mischen um den Bioanteil zu erhöhen, klappt in der Regel nicht. Hier bedarf insbesondere eine enge Abstimmung der Prozessführung der Kunststoffmaschinen auf den Rohstoff.
Neben produktspezifischen und technischen Anforderungen ist auch der aktuelle gesetzliche Rahmen einzuhalten. Hier stellt insbesondere die Lebensmittelkontaktverordnung (Food-contact materials) eine nicht zu unterschätzende Hürde für den Einsatz von Biomaterialen in Kunststoffformulierungen dar. Nur Materialien, die auf der Positivliste der EU stehen, dürfen überhaupt mit Kunststoffen vermischt werden, wenn das Fertigprodukt mit Lebensmitteln in Berührung kommt. Wir sehen uns dabei als Mittler und helfen Ihnen gerne mit unserer jahrelangen Erfahrung in Biomaterialien. Hier legen wir besonderes Augenmerk auf die Auswahl der vielversprechenden (Bio-) Rohstoffe für Ihre konkrete Anwendung. Sprechen Sie uns dazu gerne an.
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