Biowerkstoffe

Stärke aus Industriekartoffeln wird zu Verpackungsmaterial. (Quelle: © iStockphoto.com / jfmdesign)

Durch die stetig steigenden Rohölpreise ist auch die Kunststoffindustrie längst auf nachwachsende Rohstoffe aufmerksam geworden. Viele Verpackungen, Einweggeschirr oder Windeln  bestehen bereits zu einem hohen Anteil aus Biokunststoffen. Aber auch typische Kunststoff-Artikel, wie Handys und  Kunststoff-Gehäuse von Elektrogeräten können heute schon aus pflanzlichen Rohstoffen produziert werden.

Weil einige Biokunstoffe biologisch abbaubar sind, ermöglichen sie jedoch auch neue Einsatzmöglichkeiten. Für die Landwirtschaft und den Gartenbau entstehen so umweltfreundliche Blumentöpfe, Abdeckfolien und kompostierbare Beutel, die sich im Boden wieder zu Wasser, CO2 und Biomasse zersetzten.  Auch für die Medizin haben Biomaterialien Vorteile, da Implantate und chirurgisches Nähmaterial direkt im Körper abgebaut werden können, ohne dass invasive Eingriffe nötig sind.

Kunstoffe aus Kartoffelstärke und Naturfasern

Ausgangsstoffe für die Produktion von Biokunststoffen sind hauptsächlich Stärke, Zucker und Cellulose aus Kartoffeln, Mais und Getreide. Auch Naturfasern aus Flachs werden zur Produktion von Biokunstoffen genutzt. In biotechnologischen und chemischen Verfahren wird aus Kartoffelstärke thermoplastische Polyester und Polyurethane. Kunststoffe auf Cellulose Basis werden üblicherweise aus Baumwolle durch Veresterung, beispielsweise mit Essigsäure, hergestellt. Im Gegensatz zu einigen auf Stärke oder Zucker-basierenden Biomaterialen sind sie in der Regel auch witterungsbeständig gegenüber Wasser und mikrobiellen Zerfall.

Meist werden jedoch keine reinen Biokunstoffe, sondern sogenannte Verbundwerkstoffe verarbeitet. So werden beispielsweise Glas- oder Carbonfasern mit Pflanzenfasern gemischt, um Kunstfasern zu verstärken. Naturfasern besitzen eine geringere Dichte als Kunstfasern. Für bestimmte Bauteile bedeutet das eine erhebliche Gewichtsersparniss. Die Dichte, Reißfestigkeit und Zusammensetzung der Naturfasern ist daher entscheidend. Die Pflanzenfasern müssen außerdem eine besonders gut haftende Oberflächenstruktur besitzen. Ziel der Pflanzenforschung ist es daher auch, Pflanzen mit optimierten Pflanzenfasern zu züchten. Im Rahmen des Projektes FIBRAGEN werden aktuell neue Flachssorten entwickelt, deren reißfeste Fasern für neue Verbundwerkstoffe genutzt werden sollen.

Die Forschung konzentriert sich darüber hinaus darauf, Eigenschaften wie die Hitzebeständigeit, Elastizität und Widerstandsfähigkeit von Biowerkstoffen zu verbessern. Ein weiterer Schwerpunkt ist es, verbesserte biotechnologische Verfahren zu entwickeln, die im industriellen Maßstab ablaufen können. Bisher werden Biokunststoffe noch in kleinen Mengen hergestellt, was ihre Produktion verhältnismäßig kostspielig macht.