Ein 3D-gedrucktes "Blatt" aus dem neuen Biokunststoff.

Neuer PET-ähnlicher Kunststoff direkt aus Abfallbiomasse hergestellt

Publiziert

"Wir 'kochen' im Grunde nur Holz oder anderes nicht essbares Pflanzenmaterial, wie zum Beispiel landwirtschaftliche Abfälle, in kostengünstigen Chemikalien, um den Kunststoffvorläufer in einem Schritt herzustellen."

Es wird immer deutlicher, dass die Abkehr von fossilen Brennstoffen und die Vermeidung der Anreicherung von Kunststoffen in der Umwelt der Schlüssel zur Bewältigung der Herausforderung des Klimawandels sind. In diesem Sinne gibt es beträchtliche Anstrengungen zur Entwicklung abbaubarer oder wiederverwertbarer Polymere aus nicht essbarem Pflanzenmaterial, der so genannten "lignozellulosehaltigen Biomasse".

Natürlich ist es nicht einfach, wettbewerbsfähige Kunststoffe aus Biomasse herzustellen. Es gibt einen Grund dafür, dass herkömmliche Kunststoffe so weit verbreitet sind, denn sie vereinen niedrige Kosten, Wärmestabilität, mechanische Festigkeit, Verarbeitbarkeit und Kompatibilität - Eigenschaften, die jeder alternative Kunststoffersatz erfüllen oder übertreffen muss. Und bisher war diese Aufgabe eine Herausforderung.

Zumindest bis jetzt. Wissenschaftler um Professor Jeremy Luterbacher von der EPFL School of Basic Sciences haben erfolgreich einen aus Biomasse gewonnenen Kunststoff entwickelt, der ähnlich wie PET die Kriterien für den Ersatz mehrerer aktueller Kunststoffe erfüllt und gleichzeitig umweltfreundlicher ist.

"Wir 'kochen' im Grunde nur Holz oder anderes nicht essbares Pflanzenmaterial, wie zum Beispiel landwirtschaftliche Abfälle, in kostengünstigen Chemikalien, um den Kunststoffvorläufer in einem Schritt herzustellen", sagt Luterbacher. "Da die Zuckerstruktur innerhalb der Molekularstruktur des Kunststoffs intakt bleibt, ist die Chemie viel einfacher als bei den derzeitigen Alternativen".

Die Technik basiert auf einer Entdeckung, die Luterbacher und seine Kollegen 2016 veröffentlicht haben, wonach die Zugabe eines Aldehyds bestimmte Fraktionen des Pflanzenmaterials stabilisieren und ihre Zerstörung während der Extraktion verhindern kann. Durch die Umwidmung dieser Chemie waren die Forscher in der Lage, eine neue nützliche biobasierte Chemikalie als Kunststoffvorprodukt herzustellen.

"Durch die Verwendung eines anderen Aldehyds - Glyoxylsäure anstelle von Formaldehyd - konnten wir einfach 'klebrige' Gruppen an beiden Seiten der Zuckermoleküle anbringen, die dann als Kunststoffbausteine dienen können", sagt Lorenz Manker, Erstautor der Studie. "Mit dieser einfachen Technik sind wir in der Lage, bis zu 25 % des Gewichts von landwirtschaftlichen Abfällen oder 95 % des gereinigten Zuckers in Kunststoff umzuwandeln.

Die vielseitigen Eigenschaften dieser Kunststoffe könnten es ermöglichen, sie in Anwendungen von Verpackungen und Textilien bis hin zu Medizin und Elektronik zu verwenden. Die Forscher haben bereits Verpackungsfolien, Fasern, die zu Kleidung oder anderen Textilien versponnen werden können, und Fäden für den 3D-Druck hergestellt.

"Der Kunststoff hat sehr interessante Eigenschaften, vor allem für Anwendungen wie Lebensmittelverpackungen", sagt Luterbacher. "Und was den Kunststoff einzigartig macht, ist das Vorhandensein einer intakten Zuckerstruktur. Dadurch ist er unglaublich einfach herzustellen, weil man nicht verändern muss, was die Natur vorgibt, und er ist leicht abbaubar, weil er auf ein Molekül zurückgreifen kann, das in der Natur bereits reichlich vorhanden ist."

Literatur

  • Manker, L.P., Dick, G.R., Demongeot, A. et al. Sustainable polyesters via direct functionalization of lignocellulosic sugars. Nat. Chem. (2022)

 

EVENTS

Filtech

Internationale Fachmesse für Filter- und Trenntechnologie

Datum: 14.-16. Februar 2023

Ort: Köln (D)

Vivaness

Internationale Fachmesse für Naturkosmetik

Datum: 14.-17. Februar 2023

Ort: Nürnberg (D)

Global Industrie

Midest - smart Industries - Industrie - Tolexpo - die weltweit grössten Fachmessen für die Industriezulieferwirtschaft

Datum: 07.-10. März 2023

Ort: Lyon (F)

ZHAW-IFM Day

Der IFM-Day der ZHAW findet als Begegnungstag für FM-Ausbildung und FM-Praxis statt.

Datum: 10. März 2023

Ort: Wädenswil (CH)

Hannover Messe

TRANSFORMING INDUSTRY TOGETHER

Datum: 17.-21. April 2023

Ort: Hannover (D)

LogiMat

Internationale Fachmesse für Intralogistik

Datum: 25.-27. April 2023

Ort: Stuttgart (D)

interpack

Führende Messe für Prozesse und Verpackung

Datum: 04.-10. Mai 2023

Ort: Düsseldorf (D)

SENSOR + TEST

Internationale Fachmesse für Sensorik, Mess- und Prüftechnik

Datum: 09.-11. Mai 2023

Ort: Nürnberg (D)

LABVOLUTION

Als europäische Fachmesse für innovative Laborausstattung und die Optimierung von Labor-Workflows bildet die LABVOLUTION das gesamte Spektrum der Laborwelt ab und zeigt neue Wege für Anwenderbranchen auf.

Datum: 09.-11. Mai 2023

Ort: Messegelände Hannover (D)

EPHJ-EPMT-SMT

Interationale Ausstellung für Uhrenindustrie, Mikrotechnologie und Medizinaltechnik

Datum: 06.-09. Juni 2023

Ort: Palexpo Genf (CH)

Automatica

Leitmesse für intelligente Automation und Robotik

Datum: 27.-30. Juni 2023

Ort: München (D)

LASER World of PHOTONICS

Weltleitmesse für Komponenten, Systeme und Anwendungen der Photonik

Datum: 27.-30. Juni 2023

Ort: München (D)

Additive Manufacturing Forum

Die Entscheider- und Expertenkonferenz bringt das gesamte Wertschöpfungssystem rund um die additive Fertigung zusammen.

Datum: 04.-05. Juli 2023

Ort: Berlin (D)

SINDEX

Schweizer Messe für industrielle Automatisierung

Datum: 05.-07. September 2023

Ort: Bern (CH)

Rehacare

Die REHACARE ist die internationale Fachmesse für Rehabilitation, Prävention, Inklusion und Pflege.

Datum: 13.-16. September 2023

Ort: Düsseldorf (D)

W3+ Fair Rheintal

Europas führende Plattform für Hightech-Innovationen

Datum: 20. -21. September 2023

Ort: Dornbirn (A)

Ilmac

Fachmesse für Prozess- und Labortechnologie

Datum: 26.-28. September 2023

Ort: Basel (CH)

POWTECH

Pharma.Manufacturing.Excellence

Datum: 26.-28. September 2023

Ort: Nürnberg (D)

A + A

Internationale Fachmesse für Persönlichen Schutz, Betriebliche Sicherheit und Gesundheit bei der Arbeit.

Datum: 24.-27. Oktober 2023

Ort: Düsseldorf (D)

AQUA Suisse

Die Schweizer Fachmesse für Wasser, Abwasser und Gas

Datum: 25.-26. Oktober 2023

Ort: Zürich (CH)

maintenance Schweiz

Schweizer Fachmesse für industrielle Instandhaltung und Facility Management

Datum: 25.-26. Oktober 2023

Ort: Zürich (CH)

Pumps & Valves

Fachmesse für Pumpen- und Ventiltechnik

Datum: 25.-26. Oktober 2023

Ort: Zürich (CH)

IN.STAND

Die Fachmesse für Instandhaltung und Services

Datum: 07.-08. November 2023

Ort: Stuttgart (D)

Swissbau

Die führende Plattform der Bau- und Immobilienwirtschaft in der Schweiz.

Datum: 16.-19. Januar 2024

Ort: Basel (CH)

analytica

Leitmesse für Labortechnik, Analytik, Biotechnologie und analytica conference

Datum: 09.-12. April 2024

Ort: München (D)

Siams

Die Messe der Produktionsmittel der Mikrotechnik

Datum: 16.-19. April 2024

Ort: Halle d'Exposition, Moutier (CH)

IFAT

Weltleitmesse für Wasser-, Abwasser-, Abfall- und Rohstoffwirtschaft

Datum: 13.-17. Mai 2024

Ort: München (D)

drupa

Weltweit führenden Fachmesse für Drucktechnologien

Datum: 28. Mai - 07. Juni 2024

Ort: Düsseldorf (D)

ArbeitsSicherheitSchweiz

Fachmesse für Arbeitssicherheit, Gesundheitsschutz & Gesundheitsförderung am Arbeitsplatz

Datum: 05.-06. Juni 2024

Ort: Bern (CH)

aqua pro

B2B-Plattform in der Schweiz für Fachkräfte des Globalen Wasserkreislaufs

Datum: 2024

Ort: Bulle (CH)

Achema

Internationale Leitmesse der Prozessindustrie

Datum: 10.-14. Juni 2024

Ort: Frankfurt am Main (D)

all about automation

Fachmesse für Industrieautomation

Datum: 28.-29. August 2024

Ort: Zürich (CH)

Cleanzone

Internationale Fachmesse und Kongress für Reinraumtechnologie

Datum: 25.-26. September 2024

Ort: Frankfurt am Main (D)

FachPack

Europäische Fachmesse für Verpackung, Technik, Veredelung und Logistik

Datum: 24.-26. September 2024

Ort: Nürnberg (D)

Ilmac Lausanne

Networking. Forum. Aussteller

Datum: 25.-26. September 2024

Ort: Lausanne (CH)

Ifas

Fachmesse für Gesundheitsmarkt

Datum: 22.-24. Oktober 2024

Ort: Digital (CH)

electronica

Weltleitmesse und Konferenz der Elektronik

Datum: 12.-15. November 2024

Ort: München (D)

all4pack Paris

The global marketplace for Packaging Processing Printing Handling

Datum: 04.-07. November 2024

Ort: Paris (F)

Bezugsquellenverzeichnis