Grün ist die Zukunft

Region Berlin-Brandenburg als Vorreiter bei der Biopolymerforschung

23.05.2013 Verpackungsmaterialien, Konsumgüter, Kleinteilfertigung – technische Biopolymere kommen bereits für viele industrielle Anwendungen zum Einsatz. Weltweit wie auch in Deutschland wird daher an innovativen Verfahren zur Biopolymer-Herstellung und -Verarbeitung geforscht.

Anzeige

Kunststoffen, die aus nachhaltigen Rohstoffquellen erzeugt werden, und/oder biologisch abbaubar sind, wird hierzulande besonders in den Regionen Berlin und Brandenburg viel Aufmerksamkeit gewidmet. Dort haben sich verschiedene Unternehmen angesiedelt, die bereits mit technischen Biopolymeren arbeiten. Zudem beteiligen sich mehrere Forschungsinstitute daran, neue Anwendungsfelder zu erschließen.

Die Herstellungskapazitäten für technische Biopolymere sind in den vergangenen zehn Jahren extrem stark gewachsen: 2003 belief sich ihre Produktion auf rund 300.000 t, in 2012 lag sie bereits bei über 1.000.000 t – Tendenz steigend. Für das Jahr 2015 prognostizieren Fachleute rund 3.000.000 t für die technische Biopolymerherstellung. Das große Innovationspotenzial sowie die vielversprechenden Wachstumsraten für die Verarbeitung von technischen Biopolymeren sind besonders für KMUs interessant, da sie schneller und flexibler agieren können als große Konzerne. Diese wiederum sind stärker in der Rohstofferzeugung. „Die Umsatzpotenziale sind für große Konzerne bisher noch zu gering ist – das bietet Chancen für KMUs“, erklärt Dr. Hubert Lerche, Vorstandsvorsitzender des Kunststoffverbundes Berlin Brandenburg (KuVBB). Der KuVBB wurde 2009 gegründet, um Synergien, die sich zwischen Forschung und Entwicklung und der produzierenden Industrie ergeben können, sinnvoll zu organisieren und zu nutzen. „Der Kunststoffverbund hat sich zum Ziel gesetzt, Wissenschaft und Wirtschaft mit Ideen und Projekten enger aneinander zu koppeln, um die Innovationskraft weiter zu stärken“, berichtet Lerche. Zudem vertritt er die Interessen der Branche im Wirtschaftsministerium und anderen Institutionen, um für passende Rahmenbedingungen zu werben.

Am BASF-Standort in Schwarzheide werden die Nischenmärkte für technische Biopolymere künftig noch intensiver beleuchtet und in gemeinsamen Projekten bearbeitet. Denn am 24. April wurde eine Außenstelle der Fraunhofer-Instituts für Angewandte Polymerforschung IAP, die „Projektgruppe Biopolymerverarbeitung Schwarzheide“ eröffnet. „Der Standort bietet viele Vorteile, beispielsweise hinsichtlich Medien, Entsorgungssituation, Maintenance, Analytik, Logistik und ähnlichem“, weiß Lerche. „Unsere Zusammenarbeiten gehen aber auch über die Region hinaus – auch bis in andere Länder.“

Nischenmärkte durch neue Produkte besetzen
Kunststoffe kommen in nahezu allen Branchen, wie beispielsweise der Lebensmittel- und Pharmaindustrie, dem Maschinenbau, der Medizintechnik oder auch im Automobilbau zum Einsatz. Für technische Biopolymere im Speziellen sieht der KuVBB-Vorsitzende Lerche vor allem den Verpackungsbereich sowie Einwegprodukte als aussichtsreiche Marktnischen. Einwegprodukte oder solche, für die eine kurze Einsatzdauer geplant ist, bieten deshalb ein so interessantes Anwendungsgebiet, da sie sich in der Regel gut kompostieren oder recyclen lassen, wenn sie aus biologisch abbaubaren Kunststoffen hergestellt wurden.

Als Verpackungen für Obst und Gemüse sind technische Biopolymere bereits im industriellen Einsatz – und das mit Erfolg. „Wir sehen den Trend ganz klar, dass die Verpackungsbranche ihren Anteil an technischen Biopolymeren noch deutlich erhöhen wird“, erklärt Dr. Matthias Hahn, Projektverantwortlicher für die Projektgruppe Biopolymerverarbeitung Schwarzheide. Die biobasierten Verpackungsmaterialien müssen jedoch zusätzliche Funktionalitäten aufweisen, um den höheren Preis gegenüber herkömmlichen Kunststoffen zu rechtfertigen. Ein Argument ist etwa die höhere Wasserdurchlässigkeit von Polymilchsäure (PLA), deren Vorteil darin besteht, dass sich Obst in PLA-Folien verpackt länger frisch hält. Zudem ist die Haptik von technischen Biopolymeren häufig besser. „Im Bereich der Verpackungen für die Pharmaindustrie, beispielsweise für Flaschen, sehen wir aber noch einigen Forschungsbedarf, um die geforderte Qualität zu erzielen“, führt Hahn aus.

Ein anderes Beispiel stellt die Kombination von PLA mit einer Cellulosefaser dar: Hier können mechanische Eigenschaften wie Bruchdehnung oder Schlagzähigkeit des Naturfaser-verstärkten Kunststoffs auf ein vergleichbares Niveau mit einem Glasfaser-verstärkten Kunststoff geführt werden. „Die Verbesserung mechanischer und thermischer Eigenschaften sind Arbeitsgebiete, mit denen wir uns in unserer neuen Projektgruppe vermehrt beschäftigen wollen. So können wir den technischen Biopolymeren verbesserte Marktchancen verschaffen“, berichtet Hahn.

Perspektiven zweigeteilt
Technische Biopolymere können zum einen neue Materialklassen darstellen, um Anforderungen zu erfüllen, die sich durch herkömmliche Kunststoffe bisher nicht erfüllen lassen. Zum anderen hilft die Umstellung der Produktion herkömmlicher Kunststoffe auf die aus nachwachsenden Ressourcen dabei, auf eine zunehmende Erdölknappheit vorbereitet zu sein. „Die Margen werden hier vermutlich größer sein, da der Bedarf an Biopolymeren mit neuen Eigenschaften nicht so groß ist“, weiß Hahn. „In dem neuen Zentrum werden wir uns jedoch hauptsächlich mit solchen technischen Biopolymeren beschäftigen, die in noch vorhande Lücken zielen, um ihr Potenzial zu erweitern.“ Im Fokus der Forschung stehen Materialeigenschaften, Optimierung der Verarbeitungsprozesse sowie die Qualität der Rohstoffquellen für bestimmte Applikationen.

MEHR ZUR PROJEKTGRUPPE
Arbeit für die Region und darüber hinaus

Am Standort Schwarzheide sind derzeit verschiedene Verarbeitungslinien für technische Biopolymere aufgebaut. Sie haben durchweg Technikumsgröße und sollen das Bindeglied zwischen Labormaschinen und dem industriellen Maßstab bilden. Das Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung will einen besonderen Blick auf die Unternehmen und die Forschung in der Region Lausitz legen, um dort den Aufbau eines Innovationsclusters Biopolymere zu unterstützen. Das Institut will Hilfestellung für die Industrie geben, um ihre technischen Biopolymere vermehrt an den Markt zu bringen sowie eigene Entwicklungen generieren.

 

Zu weiterführenden Informationen zum Fraunhofer IAP gelangen Sie hier.

Zum BASF-Standort Schwarzheide gelangen Sie hier und zum Innovationscluster Biopolymere Lausitz geht es hier entlang.

Konkrete Anwendungsbeispiele für Biopolymere können Sie hier abrufen.

 

Heftausgabe: Mai 2013
Tina Walsweer, Redaktion

Über den Autor

Tina Walsweer, Redaktion
Loader-Icon