Biobasiertes PEF für weniger Treibhausgasemissionen bei der Kunststoffherstellung
Kunststoff aus nicht erneuerbarem, fossilem Polyethylenterephthalat (PET)(öffnet in neuem Fenster), gemeinhin als Polyester bezeichnet, ist aufgrund seiner Zwecktauglichkeit, Haltbarkeit und geringen Kosten ein fester Bestandteil des modernen Lebens. Kunststoffe auf fossiler Basis können jedoch mit erheblichen negativen ökologischen und wirtschaftlichen Auswirkungen einhergehen. Eine vielversprechende Alternative zu PET ist Polyethylenfuranoat (PEF)(öffnet in neuem Fenster), ein komplett erneuerbarer, biobasierter Polyester, der die Treibhausgasemissionen im Vergleich zu PET auf fossiler Basis um bis zu 33 % reduzieren kann. PEF wird aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt und kann zur Fertigung von Behältern, Folien, Kosmetikverpackungen und Klebstoffen verwendet werden. Es bietet bessere Barriereeigenschaften als PET, da es bis zu zehn Mal wirksamer gegen Sauerstoff und sechzehn Mal wirksamer gegen CO2 ist. Daraus folgt eine längere Haltbarkeit der Produkte und eine geringere Materialverschwendung. Darüber hinaus kann PEF in bestehenden mechanischen Recyclinganlagen recycelt werden und das Material bietet stärkere mechanische und thermische Eigenschaften, die zu nachhaltigeren und langlebigeren Verpackungslösungen beitragen.
Biobasierter Kunststoff
Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts PEFerence(öffnet in neuem Fenster) wurde eine weltweit einzigartige, kosteneffiziente Bioraffinerie im industriellen Maßstab (5 kt/Jahr) als Vorzeigeeinrichtung errichtet. In dieser Einrichtung wird biobasierte 2,5-Furandicarbonsäure (FDCA), das Schlüsselmonomer für PEF, mittels bestehender Anlagen in Industriesymbiose hergestellt. Das Ziel des Konsortiums war es, einen erheblichen Teil der fossilen Materialien und Monomere durch biobasiertes und innovatives PEF und seinen Baustein FDCA zu ersetzen. „Das Ziel war die Produktion von FDCA im Industriemaßstab, die Herstellung von komplett biobasiertem recycelbaren PEF, die Validierung von PEF-Anwendungen und die Vorbereitung der gesamten Wertschöpfungskette für den Einsatz“, erklärt Projektkoordinator Siu-Ha Soo-Tang. Seit Anfang 2025 liefert das Partnerunternehmen des Projekts Tereos Hochfruktosesirup (HFS) der ersten Generation als primären Rohstoff an die FDCA-Vorzeigeeinrichtung und gewährleistet somit die Kontinuität und Skalierbarkeit. Mittels Pilotversuchen wurde die technische Machbarkeit der Verwendung von Rohstoffen der zweiten Generation wie Holzbiomasse bewertet. Obwohl im Pilotmaßstab vielversprechende Ergebnisse erzielt und verschiedene 2G-Zuckerquellen bewertet wurden, wird im kommerziellen Betrieb der Anlage derzeit nur HFS der ersten Generation von Tereos verwendet. Mit der Errichtung der ersten kommerziellen FDCA-Einrichtung und dem Nachweis einer vollständigen PEF-Wertschöpfungskette hat PEFerence gezeigt, dass biobasierte Kunststoffe skalierbar und marktfähig sind. „Dies adressierte eine klare Marktanforderung, da eine leistungsstarke, recycelbare Alternative zu Kunststoffen auf fossiler Basis geschaffen und die Lücke zwischen Innovation und industrieller Anwendung überbrückt wurde“, erklärt Soo-Tang.
Europa ebnet den Weg
Versuche mit Standard-Industrieausrüstung haben gezeigt, dass PEF mit geringfügigen Anpassungen der Prozessbedingungen, die mit denen vergleichbar sind, die bei der Einführung einer neuen Polymerklasse üblicherweise erforderlich sind, in den derzeitigen Produktionslinien eingesetzt werden kann. Dies stellt unter Beweis, dass die PEF-Herstellung in etablierte industrielle Strukturen integriert werden kann, wenn weitgehend auf bestehende Anlagen zurückgegriffen wird, was sowohl die Investitionskosten als auch das Umsetzungsrisiko reduziert. „PEFerence hat demonstriert, wie Europa den Übergang von volumenintensiven Kunststoffen auf fossiler Basis zu hochwertigen, biobasierten Materialien ebnen kann. Dies trägt zur Wettbewerbsfähigkeit Europas bei, da nicht mehr Kunststoffe produziert, sondern bessere und differenziertere Kunststoffe hergestellt, wichtige biobasierte Bausteine wie FDCA gesichert und die industrielle Wettbewerbsfähigkeit an den Klima- und Kreislaufzielen ausgerichtet werden“, lautet das Fazit von Soo-Tang. Die von PEFerence durchgeführte Arbeit wird industriellen Herstellungsbetrieben, Verantwortlichen in der Wertschöpfungskette und Markenunternehmen zugute kommen, die biobasierte, leistungsstarke Alternativen zu fossilen Kunststoffen suchen. Die Ergebnisse werden die Regulierung, politische Gestaltung und Forschung im Hinblick auf validierte Daten, regulatorische Genehmigungen und Nachhaltigkeitsbewertungen unterstützen.
