Bereits im Vorfeld der Messe hat der Plastverarbeiter in einem Themenguide Biokunststoffe (siehe Kasten infoDIRECT) ausführlich darüber berichtet, welche Trends die Rohstofflieferanten, Maschinen- und Anlagenbauer sowie Peripheriegerätehersteller für biobasierende Materialien sehen. Die Anreize, auf Pflanzen basierte, neue wegweisende Werkstoffe herzustellen und zu verwenden sind offensichtlich: geringere Treibhausgasemissionen, geringerer Energieaufwand und der Einklang mit dem Konzept der Green Economy.

Ohne eindeutigen Beitrag zur Senkung der Umweltbelastung, primär durch eine Senkung der Emissionen des Treibhausgases CO2, sollen Biopolymere wenig Sinn machen. Diesen Ansatz verfolgt EMS-Grivory mit seinen Green-Line-Werkstoffen. Dafür hat der Hersteller den ganzen Prozess – von dem Anbau der Rizinuspflanze bis hin zur Erzeugung der einzelnen Formmassen – in Bezug auf Energie- und Massebilanzen unter die Lupe genommen. Dank aufwendiger Studien ist es gelungen, detaillierte Ökobilanzen zu erstellen und mit den Bilanzen gleichwertiger Polyamide, die aus Erdöl hergestellt wurden, zu vergleichen. In den Herstellprozessen am Standort Domat/Ems in der Schweiz setzt der Materialhersteller einen hohen Anteil CO2-neutraler Energie ein, zum Beispiel in der Form von Prozessdampf aus einem Biomassekraftwerk oder Strom aus Wasserkraft. Die Ökobilanzen zeigen, dass durch den Einsatz von Grilamid 1S PA1010 oder Grilamid 2S PA610, die CO2-Emissionen je nach Verstärkungsgrad um bis zu über 70 Prozent gesenkt werden können. Auch beim partiell biobasierenden Grilamid BTR, einem amorphen transparenten Bio-Polyamid, beträgt die Reduktion der CO2-Emissionen gegenüber traditionellen transparenten Polymeren, wie PMMA oder PC, über 40 Prozent. Green-Line-Produkte sind in ihren Eigenschaften direkt vergleichbar mit herkömmlichen, erdölbasierenden Polyamiden und sind nicht biologisch abbaubar.

Grünes Propylen aus Zuckerrohr

Noch einen Schritt weiter geht Braskem beim Thema Reduzierung der Treibhausgasemissionen. Das Unternehmen stellte auf der Messe sein neues Projekt für die Herstellung von grünem Propylen vor. Für die Produktion einer Tonne des Materials sollen 2,3 Tonnen CO2 aus der Atmosphäre aufgenommen und gebunden werden. Die Betriebsanlage dafür wird in Triunfo im Süden Brasiliens gebaut. Der Bau der Anlage, mit einer Investitionssumme von 100 Mio. Dollar und der voraussichtlichen Produktion von 30000 Tonnen Propylen pro Jahr, ist für die zweite Jahreshälfte von 2013 vorgesehen. Das Material wird aus dem Produktionsüberschuss einer Ethenanlage gewonnen und in die gleiche Menge grünes Polypropylen umgewandelt. Die neue Produktionsstätte wird direkt neben der Anlage für die Herstellung grünen Ethens lokalisiert sein, die im September dieses Jahres eröffnet wurde. Dadurch kann sie die bereits existierende Kapazität an Polymerisation nutzen und konsolidiert sich so als größter Produktionskomplex für Biopolymere weltweit. Das grüne Polypropylen wird aus Ethanolen des Zuckerrohrs gewonnen. Es wird die gleichen technischen Eigenschaften, gleiche Verarbeitbarkeit und Leistungsfähigkeit aufweisen wie Polypropylen, das auf herkömmliche Weise hergestellt wurde.

Da das Interesse an Werkstoffen auf Basis nachwachsender Rohstoffe in den letzten Jahren stetig gestiegen ist, hat sich auch die auf die Entwicklung von Polyamid-Spezialitäten fokussierte Akro-Plastic daran gemacht, ein Polyamid 6.10 auf Basis nachwachsender Rohstoffe zu entwickeln. Das neue Akromid S besteht zu etwa 60 Prozent aus nachwachsenden Rohstoffen. Rizinusöl aus den Samen des Wunderbaumes ist die Grundlage für Sebacinsäure, die als Basis für den nachwachsenden Rohstoffteil des Polymers fungiert. Der Hersteller schließt mit dem neuem PA 6.10 die Lücke zwischen PA6/PA6.6 und PA 12. Durch die Nutzung pflanzlicher Rohstoffe, die der Umwelt in ihrer Wachstumsphase bereits CO2 entzogen haben, fällt die CO2-Bilanz bei diesem Werkstoff in der Summe ebenfalls günstiger aus als bei Polymeren auf Basis fossiler Rohstoffe.
Ein neues, auf nachwachsenden Rohstoffen basierendes Hytrel RS als Konstruktionswerkstoff für Airbag-Systeme, präsentierten DuPont und Takata-Petri in Düsseldorf. Es ist das erste thermoplastische Elastomer seiner Art für diesen Einsatzzweck. Wie der bisher dafür eingesetzte Standardtyp bietet es gleichbleibende physikalische Eigenschaften über einen breiten Temperaturbereich. Es basiert zu mindestens 35 Gewichtsprozent auf nicht zum Verzehr geeigneter Biomasse und erfüllt damit die Forderungen der Automobilindustrie hinsichtlich nachhaltiger Lösungen. Eine beim Materialhersteller erstellte Ökobilanz zeigt, dass diese Type hinsichtlich der Emission von Treibhausgasen sowie seines Verbrauchs an nicht erneuerbarer Energie dem erdölbasierten TPC-ET überlegen ist. Das Material ist für die Serienfertigung freigegeben.

Biobasierte Hochleistungskunststoffe

Laut DSM besteht eine erhebliche Kundennachfrage nach biobasierten technischen Kunststoffen, die zugleich Hochleistung bringen und zu einer deutlichen Verbesserung der CO2-Bilanz führen. Um diese Nachfrage zu erfüllen, führte das Unternehmen zeitgleich zur Messe Arnitel Eco auf den Markt ein. Das Material ist ein thermoplastisches Copolyester (TPC) mit einem Anteil von 20 bis 50 Prozent aus erneuerbaren Quellen. Diese erneuerbaren Quellen werden aus Rapsöl gewonnen, wobei der entsprechende Rapsanteil in Regionen angebaut wird, in denen er in keiner Konkurrenz zur Nahrungsmittelerzeugung steht. Der Werkstoff wurde speziell im Hinblick auf eine lange Lebensdauer unter extremenEinsatzbedingungen konzipiert. Eineaußergewöhnliche Beständigkeit gegen UV-Licht sowie gegen langfristige Wärmeexposition sind die Besonderheiten. Die Ökobilanz weist eine Verringerung bei den Treibhausgasemissionen umbis zu 50 Prozent im Vergleich zu öl-basierten thermoplastischen Copolyestern auf.

Die BASF stellt bei ihren biobasierten Kunststoffen die Produkteigenschaften in den Vordergrund. Die zur K-Messe präsentierten neuen flammgeschützten Kunststoffe der Serie Ultramid Free vereinen drei zentrale Eigenschaften: Sie kombinieren sehr hohe Flammwidrigkeit, die ohne den Zusatz von halogenhaltigen Additiven erreicht wird, mit heller Eigenfarbe. Letztere Eigenschaft wird beispielsweise für Elektrobauteilehersteller immer wichtiger, da verschiedene, meist helle Einfärbungen die Zuordnung zu bestimmten Verwendungszwecken erleichtern und der Trend darüber hinaus inzwischen zu immer helleren, fast weißen Bauteilen geht. Das Material ist chemikalienbeständig, nimmt wenig Wasser auf und beruht zu mehr als 60 Prozent auf nachwachsenden Rohstoffen. lan

Datenbank für Biopolymere

Ein entscheidender Nachteil für den Einsatz von Biopolymeren ist die mangelnde, nicht einheitliche Verfügbarkeit aktueller, vollständiger und anwendungsspezifischer Materialdaten. Mit der Charakterisierung der aktuell verfügbaren Biopolymere und der Erstellung einer Biopolymerdatenbank soll dieses Problem nun beseitigt werden. Als Vorlage dieser Datenbank dient die bereits bekannte CAMPUS-Datenbank. Die neue Biopolymerdatenbank kann aufgrund der ermittelten und aufbereiteten Materialdaten wertvolle Vorarbeit bei der Werkstoffsuche leisten und den Prozess bis zur Findung eines Biopolymers mit geeignetem Eigenschaftsprofil für eine bestimmte Anwendung deutlich beschleunigen. Das Projekt wird durchgeführt von der Fachhochschule Hannover, Herrn Professor Dr.-Ing. Endres und M-Base aus Aachen. Eine erste Version der Biopolymerdatenbank stellte zunächst von den Produzenten bereitgestellte Werkstoffdaten zur Verfügung. Diese geben zwar einen guten Überblick über den Markt, die Daten sind aber nicht geeignet, um herstellerübergreifende Vergleiche anzustellen, weil die Hersteller nicht nach einheitlichen Normen geprüft haben. Inzwischen ist bereits die zweite Projektstufe im Internet verfügbar. Von der Fachhochschule Hannover wurden Muster der einzelnen Kunststoffe beschafft und in einem umfangreichen Projekt systematisch und nach vergleichbaren Kriterien getestet. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen werden in der Biopolymerdatenbank veröffentlicht. Das System erlaubt innerhalb der neu gemessenen Datenfelder herstellerübergreifende Vergleiche und Suchen. Der Zugang zur Biopolymerdatenbank ist kostenlos.

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Oliver Lange