Umweltfreundliche Technologie für Funktionswerkstoffe
Derzeit ist Europas Kunststoffindustrie überaus stark auf petrochemisch erzeugte Rohstoffe angewiesen. Die Biotechnologie ist einer der Schlüssel zum Übergang zu einer nachhaltigen chemischen Industrie, bei welcher die Abhängigkeit vom Öl und die Umweltauswirkungen der Rohstoffproduktion minimiert werden sollen. Umweltfreundliche Technologien in Hinsicht auf Rohstoffe, Synthese und Verarbeitung sollten jedoch einzeln erforscht und dann in einem integrierten Ansatz kombiniert werden. Mit Hilfe der EU-Finanzierung des Projekts "Renewable functional material – Training material scientists for a sustainable polymer industry" (REFINE) entwickeln nun die Forscher neue nachhaltige Materialien und Methoden. Das integrierte Konzept wird durch eine kritische Ökobilanz/Lebenszyklusanalyse und Endnutzer-Benchmarking ergänzt werden. REFINE wird diese Konzepte, veranschaulichen indem man ausgewählte maßgebliche Industrieanwendungen anvisiert, die im Grunde von Polymeren abhängig sind, wie es etwa bei Dünnschichtanwendungen der Fall ist. REFINE zielt auf die Nutzung bereits existierender Bausteine ab, die aus der Forstwirtschaft und Abfällen stammen, um Hochleistungspolymere zu erzielen. Man konzentrierte sich insbesondere auf drei Typen erneuerbarer Monomere: Terpene, Sorbitol und Zucker. Die Forscher konnten nachweisen, dass diese vielfältigen Grundmaterialien die Herstellung etlicher funktioneller Polymere und Materialien für Beschichtungs- und Latexanwendungen gestatten. Die Untersuchungen demonstrierten erfolgreiche lipasebasierte Wege zu Polyestern, die eines der häufigsten kommerziellen umweltfreundlichen Polymere sind. Mit Ausnahme von Lipase- und Cutinaseenzymen konzentrierte sich REFINE auf die Entwicklung und Optimierung neuer Enzyme zur Synthese und Modifizierung von Polymeren durch Biotechnologie. Überdies werden neben umweltfreundlichen Polymeradditiven auch umweltfreundliche Reaktionslösemittel wie etwa überkritisches Kohlendioxid und ionische Flüssigkeiten als Polymerisations- und Verarbeitungsmedien untersucht. Die Projektstudien haben ergeben, dass effiziente erneuerbaren Tenside aus dem Sorbitol-Monomer zu erhalten sind. Im Vergleich zu den herkömmlichen Tensiden erwiesen sich diese als umweltfreundlicher. Die Forscher erzielten bei Versuchen, Lipasen auf erneuerbaren, aus Abfallprodukten wie beispielsweise Reishülsen und Nussschalen abgeleiteten Trägern zu immobilisieren, positive Resultate. Diese verfügen über das Potenzial, die traditionellen Träger als eine kostengünstige, stabile und hochaktive Enzymplattform zu ersetzen, die zur Anwendung bei der Polymersynthese geeignet ist. Man geht davon aus, dass REFINE bedeutende Durchbrüche in Sachen nachwachsender Rohstoffe und Bio-Synthese realisieren wird. Außerdem trägt es zur Senkung der Energiekosten, Verringerung schädlicher Emissionen und Kürzung der Produkteinführungszeit bei.
Schlüsselbegriffe
Funktionswerkstoffe, erneuerbare Energien, Polymer, Kunststoff, Rohstoffe, Biotechnologie
