Von der Biomasse zu biobasierten Kunststoffbeschichtungen

Verpackungen aus Fruchtrückständen
Die Hemicellulosen wurden mithilfe einer Pilotanlage aus faserhaltigem Pflanzenmaterial (Lignocellulose) extrahiert. Hierzu testeten die Forscher verschiedene Fruchtrückstände aus der Lebensmittelindustrie als Rohstoffquelle und entwickelten eine kostengünstige und  ressourcenschonende Extraktion für  entpektinisierten Apfeltrester. Im Prozess wurden Extraktion und partielle Hydrolyse kombiniert.

Ein großer Vorteil des Apfeltresters als Ausgangsstoff liegt in seiner ausreichenden Verfügbarkeit. Als
Reststoff der Lebensmittelindustrie steht er zudem nicht in Konkurrenz zur Lebensmittelproduktion. Aus
chemischer Sicht eignen sich die extrahierte Hemicellulosen durch ihre vielfache Verzweigung gut als
Binder in Barriere-Beschichtungen. Um die Lackverträglichkeit der Apfeltrester-Hemicellulosen zu
erhöhen, hat das Fraunhofer IWKS ein einstufiges chemisches Modifikationsverfahren entwickelt, das
sich industriell skalieren lässt.

Im Projekt wurden einerseits Barriere-Beschichtungen für eine Reihe von Verpackungsmaterialien, zu
denen auch bio-basierte Polyolefine zählten, entwickelt, gleichzeitig verbesserten die industriellen Partner
ihre bestehenden bio-basierten Verpackungsmaterialien. So wurde für Kosmetikflaschen auf Basis
von faserverstärktem Naturwachs die Fertigung im Industriemaßstab etabliert. Begonnen hatte der Unternehmer Claus Stefanski mit der Herstellung von Prototypen für ein führendes Luxus-Bio-Resort in
Spanien, indem er ein einfaches Gießverfahren mit Silikonformen eingesetzt hatte. Der Vorteil der von ihm genutzten Rohstoffe ist, dass sie nicht mit der Tierfutter- oder Lebensmittelproduktion konkurrieren,
zu 100 % frei von Kunststoff und Mikroplastik, recycelbar, abbaubar und biokompatibel sind.

Ein wichtiges Ziel von HyperBioCoat war es, die mit der Polymerproduktion verbundenen CO2-Emissionen
im Vergleich zu herkömmlichen Produkten um 20 % zu senken und einen konkurrenzfähigen Polymerpreis
zu erzielen. Bei der Herstellung im industriellen Maßstab wird das Preis-Niveau handelsüblicher Stärke- und Cellulosederivate erreicht werden. Der italienische Partner ARCHA hat die Kompostierbarkeit für verschiedene Verpackungsmaterialien von HyperBioCoat bestätigt. Das Projekt konnte erfolgreich zeigen, wie eine neue auf biogenen Reststoffen basierende und biologisch abbaubare Polymerbeschichtung im industriellen Maßstab hergestellt und angewendet werden kann. Die Forscher des Fraunhofer IWKS haben nicht nur den Einsatz der Hemicellulosen in Barriere-Beschichtungen im Blick, sondern streben auch eine breite Verwendung der Polymere in Farben, Lacken, Drucktinten und in der Baustoffchemie an.