Erneuerbare Biokunststoffe aus Abfall für kompostierbare Verpackungen
Man erwartet, dass die natürlichen Erdölreserven, aus denen die meisten Kunststoffe hergestellt werden, innerhalb von 30 Jahren aufgebraucht sein werden. Daher ist die Suche nach erneuerbaren alternativen Quellmaterialien für eine neue Generation von Kunststoffen von größter Bedeutung. Das EU-geförderte Projekt ECLIPSE (Renewable eco-friendly poly (lactic acid) nanocomposites from waste sources) befasste sich in diesem Kontext mit Polymilchsäure (PLA) und Biodiesel aus Algen. PLA ist ein Biokunststoff, der derzeit aus erneuerbaren Quellen wie Mais und Zuckerrohr gewonnen wird. Zu den Zielen gehörte die Entwicklung von Verpackungsmaterialien, die zu 100% aus erneuerbarem Kunststoff bestehen, der nicht aus Getreide oder fossilen Quellen stammt. Das Projekt plante außerdem die Entwicklung von PLA-Matrixfüllstoffen aus Bananenpflanzen, Krustentierschalen und andere reichlich vorhandenen Abfallquellen (einschließlich Mandelschalen). Die Arbeiten am Biodiesel auf Algenbasis umfassten die Bestimmung des besten Algenstamms für den doppelten Zweck basierend auf der biochemischen Zusammensetzung (hoher Gehalt an Lipiden für Biodiesel und hoher Gehalt an Kohlenhydraten für die PLA-Produktion). Das Team leitete außerdem die effektivsten Anbauverfahren für eine industrielle Hocheskalierung her. Schließlich befasste sich die Studie mit Kohlenhydrat-Extraktion, enzymatischer Fermentation und PLA-Polymerisation. Bei den Arbeiten zu den Bio-Nano-Füllstoffen wurde Zellstoff aus Bananenabfällen sowie Chitin aus Krustentierschalen isoliert. Hierbei kamen verschiedene Methoden zum Einsatz: mechanische und chemische Prozesse sowie die Extraktion mit ionischen Flüssigkeiten. Weitere Schritte umfassten die Modifikation von Chitin und Cellulose. Beide Materialien wurden über drei verschiedene Ansätze hergestellt. Für die Füllstoffe aus reichlich vorhandenen Quellen wurden anorganische Silikate als Gasbarrieren und Metalloxid-Nanopartikel als Lichtbarrieren bewertet. Das Team untersuchte auch anorganische Mikrofiller hinsichtlich thermischer Stabilität und Kostenreduktion. Die Forscher entwickelten neuartige Dispersionstechnologien von Nanofillern hinsichtlich ihrer Industrialisierung. Der Schwerpunkt dabei lag auf Flüssigkeitszufuhrextrusionsverfahren in Verbindung mit Plastifiziermitteln. Die Arbeit ergab Masterbatches und Verbindungen mit guten anwendungstechnischen Eigenschaften. Die Projektpartner setzten die Materialien und Technologien aus dem Projekt für bestimmte Anwendungen ein. Dazu gehörten Säcke für die Landwirtschaft und flexible Verpackungen für Feuchttücher und andere Reinigungstücher. Die Forschung produzierte erfolgreich mehrere kompostierbare PLA-Kunststoffe für solche Anwendungen. Des Weiteren wurden im Rahmen des Projekts Doktoranden ausgebildet und 17 wissenschaftliche Arbeiten sowie 30 Konferenzpräsentationen verfasst. Das Projekt organisierte auch einen Workshop. ECLIPSE schuf die Möglichkeit, Verpackungskunststoffe aus Nichterdölquellen zu erzeugen. Solche Alternativen versprechen, die Auswirkungen auf die Umwelt zu reduzieren, zumal die neuen Kunststoffe auch biologisch abbaubar sind.
Schlüsselbegriffe
Kunststoffe, Poly (-milchsäure), Algen, Biodiesel, erneuerbar, kompostierbare Verpackungen
