Ein Material, das sich schmelzen, spritzen und gießen läßt wie ein Kunststoff und dennoch ausschließlich aus nachwachsenden Rohstoffen besteht – dieses Ziel haben Wissenschaftler des Freiburger Materialforschungszentrums der Albert-Ludwigs-Universität nun erreicht. Ihr synthetisches Holz hat ähnliche Eigenschaften wie natürliches Holz, kann aber wie ein Kunststoff zu einer Vielzahl von Formen verarbeitet werden. Es besteht aus einer Mischung von mehreren geschmolzenen Bioprodukten, die erst unmittelbar in einem Extruder miteinander reagieren und dann in Form gepreßt werden.
Gegenwärtig erlebt die Nutzung pflanzlicher Rohstoffe in der Chemie eine Renaissance. Mengenmäßig attraktiv für eine industrielle Nutzung sind Kohlenhydrate, Pflanzenöle und Proteine. “Wichtig für die Anwendung von Biomasse in der Kunststoff-Technologie ist, daß die Materialien leicht verarbeitet werden können”, sagt Prof. Rolf Mülhaupt, Direktor des Freiburger Instituts.
Viele Verfahren erreichen dies nur durch den Einsatz von Lösemitteln oder Weichmacher. Doch solche gesundheitlich bedenklichen Stoffe wurden von vornherein von der Zutatenliste gestrichen, betont Mülhaupt.
Mit dem neuen “Reaktionsextrusions-Verfahren” können die Forscher biologisch abbaubare Formteile und Folien aus Kartoffelstärke und Zelluloseacetat herstellen. Statt Weichmacher nutzen die Freiburger Werkstoff-Experten Pflanzenöle wie Soja- und Rapsöl, um Verarbeitungs- und Materialeigenschaften der Produkte zu verbessern.
Die Herstellung im Tonnen-Maßstab ist bereits angelaufen. Besonders aussichtsreich erscheint derzeit der Einsatz kompostierbarer Folien als Verpakkungsmaterial, etwa für Dünger oder Biomüll sowie als Folien für die Landwirtschaft.
Die neuen Folien und Formteile auf Kohlenhydratbasis werden nicht von Wasser aufgelöst – anders als konventionelle Bio-Werkstoffe auf Stärkebasis. Sie haben vielmehr Eigenschaften, die sonst nur für synthetische Kunststoffe typisch sind. Trotzdem lassen sie sich biologisch abbauen und kompostieren.
Durch die Einbettung von Pflanzenfasern – zum Beispiel Flachs – oder durch den Zusatz von Lignin als Füllstoff konnten die Freiburger die Eigenschaften der Formteile deutlich verbessern. Erfolgreiche Beispiele sind Polypropylene und Zelluloseacetate, die durch bis zu 45 Prozent Flachsfasern verstärkt wurden. In einem Extruder können daraus industriell die unterschiedlichsten Formen hergestellt werden. Mögliche Anwendungen sind Teile für die Autoindustrie wie Verkleidungen und Handschuhkästen.
Berechnungen zeigen, daß diese Materialien wettbewerbsfähig sind. Vor allem die günstigen Eigenschaften bei der Entsorgung werden sie in Zukunft noch attraktiver machen.
Brigitte Röthlein
