Neuartige, haltbare biologisch abbaubare Flaschen aus Biokunststoffen

Das Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT forscht zusammen mit vier weiteren Partnern an biobasierten und rezyklierbaren Kunststoffen. Ziel des Verbundvorhabens »Bio2Bottle« ist es, biobasierte Flaschen zu entwickeln, die sich für die Aufbewahrung von Reinigungsmitteln und landwirtschaftlichen Bodenhilfsstoffen eignen, hohe Standards erfüllen und gleichzeitig biologisch abbaubar und wiederverwertbar sind. Heute verfügbare Kunststoffe aus nachwachsenden Rohstoffen weisen für diesen Einsatzzweck eine zu hohe Durchlässigkeit auf und genügen nicht allen Anforderungen.

Laut dem Umweltbundesamt fallen derzeit allein in Deutschland rund 6,28 Millionen Tonnen Kunststoffabfälle an. Längst haben kritische Diskussionen in Gesellschaft und Politik dazu geführt, dass neue Ziele bei der Kunststoffentwicklung zu berücksichtigen sind. Das entstandene Umweltbewusstsein bei Endverbrauchern wie auch bei Industrieunternehmen führt zu einer in der Zukunft noch weiter steigenden Nachfrage nach nachhaltigen Produkten. Bei ihrer Verkaufsstrategie legen Unternehmen ihren Schwerpunkt mehr und mehr auf die Vermeidung kritischer Produkte und großen Wert auf Recyclingfähigkeit und Bioabbaubarkeit.

Das Projekt »Bio2Bottle«, das unter der Koordination des Fraunhofer UMSICHT umgesetzt wird, setzt genau hier an und hat sich zum Ziel gesetzt, einen biobasierten und rezyklierbaren Kunststoff zur Herstellung von Flaschen zu entwickeln.

Anforderungen an biologisch abbaubare Flaschen

Flaschen aus biobasierten Kunstoffen wie Polymilchsäure (PLA) sind zum Teil bereits in marktfähigen Produkten zu finden. PLA ist ein biobasierter Polyester auf Basis der Milchsäure mit einer hohen mechanischen Belastbarkeit, ähnlich wie Polyethylenterephthalat (PET). Das Material eignet sich jedoch wegen einer zu geringen Wasserdampfbarriere nicht für die angestrebten Anwendungen.

Im Mittelpunkt des Projekts »Bio2Bottle« steht die Entwicklung eines biobasierten Kunststoffs, der sich gleichzeitig für die Lagerung und den Transport von Reinigungsmitteln und landwirtschaftlichen Bodenhilfsstoffen eignet, rezyklierbar und biologisch abbaubar ist. Um die Anforderungen dafür zu erfüllen, muss das Material eine hohe Wasserdampfbarriere, Stabilität und Schmelzviskosität aufweisen. In der Entwicklung werden außerdem die CO2- und Sauerstoffdurchlässigkeit sowie die Gammasterilisation berücksichtigt. Zusätzlich zu diesen hohen Anforderungen müssen die Materialien wiederverwertbar und biologisch abbaubar sein – auch außerhalb industrieller Kompostieranlagen. »Im Verbundprojekt werden biobasierte Polymere ausgewählt und deren Eigenschaften durch die Compoundierung mit weiteren Komponenten so verändert, dass diese hohen Anforderungen erfüllt werden«, erläutert Inna Bretz, Abteilung Zirkuläre und Biobasierte Kunststoffe des Fraunhofer UMSICHT. »Das Ziel des Projektes ist es, biobasierte Materialien und Recyclingfähigkeit miteinander zu verbinden«, führt Inna Bretz weiter aus.

Zukunftsforschung für weniger Kunststoffabfälle

Das Fraunhofer UMSICHT hat bereits langjährige Erfahrungen in der Entwicklung marktfähiger Kunststoffmaterialien auf der Basis von nachwachsenden Rohstoffen. Mit dem »Bio2Bottle« Projekt stellt das Institut sicher, dass die zukünftige Materialentwicklung für Unternehmen den besonderen Anforderungen an das Produkt genügt. Weiterhin soll im Rahmen des Verbundprojekts gezeigt werden, dass das Flaschenmaterial in einem technisch effizienten Verwertungsprozess wiederaufgearbeitet werden kann, was es konkurrenzfähiger macht. Die langfristige Nutzung der Flaschen sowie ihre Wiederverwendung soll zu weniger Kunststoffabfällen und einem reduzierten Verbrauch fossiler Rohstoffe für Kurzzeitprodukte führen. Zusätzlich dazu wird die gute Bioabbaubarkeit der bio-basierten Flaschen unter der Koordination von Fraunhofer UMSICHT untersucht und weiterentwickelt.

Erfolgreiche Projektzusammenarbeit mit Unternehmen

Das Verbundvorhaben »Bio2Bottle« ist ein Kooperationsprojekt zwischen vier Industrieunternehmen und des Fraunhofer UMSICHT. Zu den Kooperationspartnern gehören:

Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT, Oberhausen
cleaneroo GmbH, Berlin
UnaveraChemLab GmbH (Unavera), Mittenwald
FKuR Kunststoff GmbH (FKuR), Willich
Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG (FMU), Großhelfendorf –assoziierter Partner

Förderhinweis

Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR)
Förderprogramm »Nachwachsende Rohstoffe« des BMEL

Weitere Informationen:

https://www.umsicht.fraunhofer.de/de/kompetenzen/zirkulaere-biobasierte-kunststo… (Abteilung Zirkuläre und biobasierte Kunststoffe)
https://www.umsicht.fraunhofer.de/de/forschung-fuer-den-markt/biokunststoffe.htm… (Biokunststoffe)