Aus der Branche

Vom Biomasseanbau und der energetischen Nutzung über das Herstellen von Zwischenprodukten bis hin zum Verwenden biogener Ressourcen in langlebigen Verbraucherprodukten: die Bioökonomie umgibt uns schon heute tagtäglich. Doch welche Innovationen zeichnen sich ab, um die Wirkung biogener Ressourcen im Sinne des Klimaschutzes zu maximieren? Das war Thema beim Online-Werkstattgespräch Bioökonomie der Zuse-Gemeinschaft am 6. Oktober.

CO₂ einsparen durch biogene Schäume und Fasern für den Auto-Innenraum
Wie textile Anwendungen aus der Bioökonomie verstärkt in einem Schlüsselbereich der Energiewende - der Mobilität - zum Zuge kommen können, berichtete Dr. Frank Meister, Abteilungsleiter Chemische Forschung beim Thüringischen Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung (TITK) anhand des von der Europäischen Union geförderten Projekts BioMotive.

Das TITK ist dort eingebunden in die Entwicklung biogener Fasern und neuer Leichtbauwerkstoffe für den Auto-Innenraum, wo sie z.B. für Sitze, Armaturenbrett oder Türinnenverkleidung gebraucht werden. Unter anderem entwickelten die Forschenden neue sogenannte Lyocellfasern aus modifizierten Papierzellstoffen. Der besondere Vorzug am TITK: An dem Thüringer Institut konnten die neu entwickelten Fasern in einer kleintechnischen Versuchsanlage im Maßstab von mehreren 100 kg hergestellt werden. Das erhöht die Vergleichbarkeit mit den Realitäten der Industrie und war Design-Basis für eine unlängst errichtete Demo-Anlage der Metsä-Tochter MI Demo im finnischen Äänekoski. „Lyocellfasern als biogener Werkstoff vermeiden Umweltbelastungen wie sie bei anderen Materialien durch die Risiken von Mikroplastik entstehen. Hinzu kommt als Klima-Plus: Durch die von uns mit entwickelten und bewerteten Fasern und Verfahrensprinzipien lässt sich der CO₂-Fußabdruck bei der Produktion von Fahrzeugen spürbar verringern“, erklärt Meister.

Kombination von CO₂-Elektrolyse und Biotech-Wertstoffsynthese
Dass mithilfe von Bioökonomie-Lösungen CO₂ nicht nur eingespart werden kann, sondern auch negative Emissionen des Klimagases erreichbar sind, deutete Dr. Markus Stöckl vom DECHEMA-Forschungsinstitut (DFI) an. In seinem Vortrag „Mit Strom und CO₂ zum Biokunststoff“ zeigte er auf, wie die Elektrolyse dazu genutzt werden kann, Erneuerbare Energien „lagerbar“ zu machen. Der Ansatz: Aus Kohlendioxyd so genanntes Formiat zu produzieren, das als Feststoff lagerbare Salz der Ameisensäure, das Mikroorganismen als Energie- und Kohlenstoffquelle dienen kann, die wiederum daraus den Biokunststoff Polyhydroxybutyrat (PHB) herstellen. Durch die elektrochemische Herstellung des Zwischenprodukts Formiat können unterschiedliche Mikroorganismen eingesetzt werden.

Teijin Carbon Europe stellt ein thermoplastisches, unidirektionales Kohlenstofffaser-Tape (TPUD) auf PPS-Basis vor. Das neue Tenax™ TPUD mit PPS-Matrix ermöglicht den Einstieg in neue kostensensitive Märkte und bietet die typischen Vorteile von TPUD wie hohe Chemikalien- und Lösungsmittelbeständigkeit, Schwerentflammbarkeit, Lagerung oder Versand bei Raumtemperatur und außerdem ist es recyclebar.

Aufgrund seiner flammhemmenden Eigenschaften und der geringen Rauchentwicklung kann es unter anderem in Interieuranwendungen von Flugzeugen oder Schienenfahrzeugen eingesetzt werden. Die maximale Dauerbetriebstemperatur liegt bei bis zu 220 °C. Eine sehr geringe Wasseraufnahme, eine hervorragende Kriechfestigkeit auch bei erhöhten Temperaturen und eine hohe Dimensionsstabilität runden das Eigenschaftsportfolio dieses neuen TPUD ab. Somit ist es auch für anspruchsvolle Anwendungen aus den Bereichen der Luft- und Raumfahrt, Öl & Gas, Sportartikel oder Industrie geeignet und bleibt dabei kostengünstig. Gerade diese Eigenschaften machen das Produkt perfekt für hochautomatisierte Verarbeitungsrouten wie ATL oder AFP in Kombination mit Overmolding für komplexe Geometrien. Produktionsstart für das Tenax™ TPUD mit PPS-Matrix ist das erste Quartal 2021.

Seit fast 10 Jahren werden in Heinsberg unidirektionale Tapes (TPUD) aus Carbonfasern und Thermoplasten hergestellt. Die Halbzeuge werden bisher mit PEEK oder PAEK angeboten - und jetzt kommt PPS als weitere Matrix hinzu. PPS ermöglicht im Vergleich zu PEEK und PAEK eine niedrigere Prozesstemperatur. Vor allem für den industriellen Markt ist dies eine Möglichkeit, die Produktionsrate zu erhöhen, um Prozesse kosteneffizienter zu gestalten.