Aus der Branche

Ein Novum in der Geschichte des BIOPOLYMER Innovation Awards: 2023 machen drei Innovationen aus Deutschland das Rennen um die international begehrten Trophäen unter sich aus! Ob der Hauptpreis nach Rheinland-Pfalz, Thüringen oder Hessen geht, wird traditionsgemäß erst auf dem Kongress „BIOPOLYMER – Processing & Moulding“ bekannt gegeben, der am 13. Juni in Halle (Saale) stattfindet. Preisverleihung und Tagung können wie in den letzten Jahren per Videostream kostenfrei in Echtzeit verfolgt werden.

Ist Deutschland noch innovativ genug, um in der Weltspitze ganz vorn mitzuhalten? „Wenn es darum geht, Kunststoffe und Kunststoffanwendungen auf biologischer Basis und für nichtfossile Kreisläufe zu entwickeln, lautet die Antwort: ja!“, ist Jury-Vorsitzender Peter Putsch nach den diesjährigen Nominierungen für den BIOPOLYMER Innovation Award überzeugt: „Mehrere deutsche Beiträge setzten in diesem Jahr die Benchmarks im Wettbewerb.“

Gingen Preise in den letzten nach Finnland, Italien, Belgien oder Brasilien, so nominierte die Jury in diesem Jahr erstmals ausschließlich deutsche Bewerber für den mit 2.000 Euro dotierten Hauptpreis.

Die Green Elephant GmbH aus Gießen macht sich für ihr Produkt CellScrew® unter anderem eine Eigenschaft des Biokunststoffs und klassischen 3D-Druck-Materials PLA (Polymilchsäure) zunutze, die bislang wenig Beachtung fand: seine hohe Biokompatibilität. Das Start-up stellt aus vollständig biobasiertem PLA in additiver Fertigung neuartige Zellkulturflaschen her, in denen Gewebezellen beispielsweise für Gen- und Zelltherapien oder für die Erforschung von Kosmetika und Medikamenten auf neue, komfortablere Weise vermehrt werden können. Forschung, Entwicklung und Industrie produzieren damit bedeutend effizienter und umweltfreundlicher als bisher. Eine archimedische Schraube sowie konzentrisch angeordnete Zylinder im Flascheninneren sorgen für eine riesige Oberfläche zur Anheftung der Zellen und für die automatische Benetzung der inneren Oberflächen mit Kulturmedium bei rollender Lagerung. Eine CellScrew® ersetzt bis zu 400 herkömmliche Zellkulturflaschen aus fossilen Kunststoffen. Selbst wenn das biobasierte PLA nach der Einmalverwendung aus Sterilitätsgründen nicht kompostiert, sondern verbrannt wird, entsteht dabei nur so viel CO2, wie zuvor in den Bioorganismen, aus denen der Werkstoff entstand, gebunden war.

Die SoBiCo GmbH aus Bad Sobernheim (Rheinland-Pfalz) verfolgt seit mehreren Jahren einen innovativen Ansatz, um das von Natur aus recht begrenzte Einsatzspektrum von PLA (Polymilchsäure) systematisch zu erweitern. „Die geringe Reißdehnung von reinem PLA ist zum Beispiel ein entscheidender Grund dafür, dass der Biokunststoff kaum als Verpackungsmaterial genutzt wird“, erklärt SoBiCo-Geschäftsführer Johannes Fuchs. Klassische Modifikationsversuche scheiterten meist am komplexen Migrations- und Kristallisationsverhalten von Weichmachern und anderen Additiven. Fuchs‘ Team fand mit dem Potsdamer Fraunhofer Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP) eine eigene Lösung und taufte sie auf den Namen Plactid®. Hinter der Marke verbirgt sich eine PLA-Copolymer-Familie, die in einem neuartigen Verfahren – der reaktiven Compoundierung – hergestellt wird. Neben Lactid, das stets biobasiert ist, kommen dabei verschiedene Polyole zum Einsatz, die je nach Anwendungsfall aus biologischen oder fossilen Quellen stammen können. Die PLA-Copolymere lassen sich auf diese Weise gezielt von hart/ spröde bis weich/ duktil einstellen. So werden zum Beispiel weiche Folien von hoher Kristallinität möglich. Aber auch Spritzgusstypen mit einer deutlich höheren Kristallisationsgeschwindigkeit und Schlagzähigkeit als Standard-PLA können erzeugt werden. Darüber hinaus eignen sich die PLA-Copolymere auch als Additive zur Modifizierung von Standard-PLA.

Das Thüringische Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung Rudolstadt (TITK) hat sich eines bislang ungelösten Problems angenommen, von dem jeder Mensch im Alltag umgeben ist: Klebstoffen. Sie stecken in fast jedem Produkt, enthalten zum allergrößten Teil Polymere, sind typische Einmalprodukte, in Recyclingprozessen kaum separierbar und enden so allzu oft als Mikroplastik in der Umwelt. Die Antwort der Thüringer Forscher auf diese Herausforderung heißt Caremelt® und ist ein biobasierter und bioabbaubarer Schmelzklebstoff, dessen Endeigenschaften und Anwendungsprofil mit denen etablierter Schmelzkleber vergleichbar sind. Die Formulierung aus Biopolymeren wie Polymilchsäure (PLA), Polybernsteinsäure (PBS), Terpen- und Kolophoniumharzen, natürlichen Wachsen und Zitronensäure-Derivaten ist nicht nur für kurzlebige Produkte wie Einkaufstüten, Windeln oder Kartonagen geeignet. Auch Schuhe, Textilien, Möbelteile, Fahrzeuginterieur oder Bücher lassen sich damit zuverlässig und dauerhaft zusammenfügen, wie Praxistests zeigten. Das Herstellungsverfahren wurde bereits so optimiert, dass die Formulierungen in einem kontrollierten Prozess reproduziert werden können.

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.

• Umstellung von fossilen auf erneuerbare Rohstoffe: RCI-Mitglieder stehen für Politikanalyse und fokussierte Umsetzung der Strategie für erneuerbaren Kohlenstoff ein

Die Mitglieder der im September 2020 gegründeten Renewable Carbon Initiative (RCI) bündeln ihre Kräfte, um die Wende vom fossilen hin zum erneuerbaren Zeitalter auch in der Chemie- und Werkstoffindustrie voranzutreiben. Dazu soll das Konzept des erneuerbaren Kohlenstoffs bekannter gemacht werden. Zudem sollen neue Wertschöpfungsketten aufgebaut werden, die auf erneuerbaren Kohlenstoff als Rohstoff setzen.

Gleichzeitig wurden mehrere Aktivitäten aufgenommen, von denen auch künftige Mitglieder profitieren können. Eine davon ist die Einleitung einer umfassenden Politikanalyse. Wie werden sich künftige Regulierungsbestimmungen auf die Chemie-, Plastik- und andere Werkstoffbranchen auswirken? Wann und wo sollte man auf erneuerbaren Kohlenstoff setzen und diesen empfehlen?

Im Rahmen der Politikanalyse sollen Gesetzgebungsinitiativen innerhalb der Europäischen Union näher untersucht werden. Später soll die Perspektive dann auch auf Amerika und Asien ausgeweitet werden.

Einen besonderen Schwerpunkt bilden bevorstehende Gesetze und Bestimmungen und deren Bedeutung für erneuerbaren Kohlenstoff. Derzeit erörtern die Mitglieder noch ihre genaue Herangehensweise. Dabei gehen sie der Frage nach, was das neue Klimagesetz und das „Fit für 55“-Klimaziel für die Chemie- und Werkstoffbranche bedeuten und was man von der REACH-Verordnung und Mikroplastikverboten zu erwarten hat. Andere Fragen drehen sich um die Bedeutung der „Initiative für nachhaltige Produkte“ und anstehende Beschränkungen zu umweltschutzbezogenen Werbeaussagen. Kreislaufwirtschaft, „Null Verschmutzung“ und nachhaltige Finanzierung sind Schlüsselwörter im Europa der Zukunft, die in der Chemie- und Werkstoffindustrie schon in wenigen Jahren Wirklichkeit werden könnte. Doch inwieweit wird das Konzept des erneuerbaren Kohlenstoffs für Werkstoffe bereits in der Politik berücksichtigt? Und wie ließe es sich in künftigen Gesetzgebungsinitiativen stärker verankern? Dies sind zwei der Hauptfragen, mit denen sich die Arbeitsgruppe „Politik“ aktuell beschäftigt.

Die Arbeitsgruppe steht allen RCI-Mitgliedern offen. Als Gesprächsgrundlage dienen Analysen von Politikexperten, die dann entsprechende Diskussionsformate innerhalb der Arbeitsgruppe organisieren und auch Gespräche mit der Politik planen, um das Konzept des erneuerbaren Kohlenstoffs dort bekannter zu machen.

Zudem wurden weitere Arbeitsgruppen gebildet, die sich mit dem Thema Kommunikation und der Entwicklung eines Siegels für erneuerbaren Kohlenstoff befassen. Anfang September soll dann eine „Renewable Carbon Community“ ins Leben gerufen werden und den Austausch zwischen den einzelnen Mitgliedern intensivieren. Dort sollen dann Strategien besprochen, neue Wertschöpfungsketten aufgebaut und Projektkonsortien gebildet werden.

Gerade am 7. Oktober sollten Sie sich den Fasergehalt in Ihrer Bekleidung mal etwas genauer ansehen.  Denn am 7. Oktober ist Weltbaumwolltag.

Baumwolle umgibt uns tagtäglich. Sie schützt uns, ist weich, hautfreundlich und unglaublich belastbar. Wir kennen sie als Jeans, Oberhemd, T-Shirt, Handtuch oder Gardine, Baumwollfasern finden wir sogar in unseren Banknoten. Und Baumwolle hat weltweit eine große Bedeutung, insbesondere für die 200 bis 250 Millionen Menschen, die von der Naturfaser leben. Der am 7. Oktober zum ersten Mal von der Baumwollindustrie gefeierte World Cotton Day soll auf die Bedeutsamkeit des Roh-stoffs Baumwolle aufmerksam machen.

Die Welthandelsorganisation WTO organisiert den World Cotton Day in Zusammen-arbeit mit den Sekretariaten der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen (FAO), der Konferenz der Vereinten Nationen für Handel und Entwicklung (UNCTAD), dem International Trade Center (ITC) und dem International Cotton Advisory Committee ( ICAC).

Die Idee stammt aus dem offiziellen Antrag der Cotton-4 auf Anerkennung eines Weltbaumwolltages durch die Generalversammlung der Vereinten Nationen, der die Bedeutung von Baumwolle als globaler Rohstoff widerspiegelt.

Als eine der führenden Baumwollorganisationen unterstützt auch die Bremer Baumwollbörse den World Cotton Day. Jens D. Lukaczik, Präsident der Bremer Baumwollbörse: „Baumwolle ist die wichtigste Naturfaser in der Textilindustrie mit einem Anteil von rund einem Viertel. Wir, als weltweit agierende, für die Qualitätsprüfung der Fasern zuständige Rohstofforganisation und internationale Schiedsgerichtstelle, unterstützen den World Cotton Day.“

Baumwolle ist eine Naturfaser und ein nachwachsender Rohstoff. Hier bekräftigt Präsident Lukaczik:  „Zudem ist Baumwolle biologisch abbaubar. Sie hinterlässt keine Mikroplastikverschmutzung im Meer und bedroht nicht die Gesundheit der Meeresbewohner. Auch aus Umweltgesichtspunkten ist Baumwolle absolut zu empfehlen, denn es handelt sich um einen nachwachsenden Rohstoff, der im Verbund bzw. Fruchtwechsel mit anderen Pflanzen immer wieder neu produziert werden kann.“

Vizepräsidentin Stephanie Silber erklärt: „Baumwolle wird vollständig verarbeitet.  Nicht nur die Faser, die der Textilindustrie dient, sondern die gesamte Pflanze bis zum letzten Zweig, kann verwertet werden. So werden die Samenkörner ausgepresst, es entsteht hochwertiges Öl sowie Viehfutter, die Pflanzenzweige können sogar als Material für Möbel verwendet.“