Ufersicherung mit bioabbaubarem Kunststoff

Weidenspreitlage als naturnahe Ufersicherung am Rhein
bei Worms. (Bildquelle: BAW)

Nach Vorgabe der EG-Wasserrahmenrichtlinie sollen ökologische Verbesserungen umter anderem im Bereich der Wasserstraßen angestrebt werden. Eine Möglichkeit ist die Anwendung alternativer naturnäherer Ufersicherungen unter Verwendung von Pflanzen. Die geplanten Geotextilien dienen der Filterstabilität und dem Erosionsschutz während der kritischen Anfangszeit, in der sich die Pflanzen und insbesondere deren Wurzeln erst entwickeln müssen. Das bedeutet, die technischen Eigenschaften des Geotextils müssen mindestens drei Jahre erhalten bleiben, danach soll es sich vollständig abbauen, sodass die Durchgängigkeit
im Uferbereich für Lebewesen langfristig nicht eingeschränkt wird. Für diese speziellen Anforderungen gibt es aktuell keine  geeigneten Lösungen. Bisher untersuchte Naturfaservliese sind unter Wasserstraßenbedingungen nicht ausreichend stabil und bauen sich zu schnell ab, nicht-abbaubare Kunststoffe erfüllen die technischen Anforderungen, verbleiben aber dauerhaft im Boden.

Definiert biologisch abbaubarer Geotextilfilter

Im Rahmen des von Fraunhofer-Umsicht koordinierten Verbundprojektes Bioshoreline soll gemeinsam mit den Projektpartnern BNP Brinkmann, Trevira, FKuR Kunststoff und der BAW Bundesanstalt für Wasserbau ein  neuartiger sequentiell biologisch abbaubarer Geotextilfilter aus nachwachsenden Rohstoffen entwickelt werden. Das  Entwicklerteam will dafür eine Mischung aus verschiedenen Naturfasern und abbaubare Polymerfasern in einem Geotextilfilter zusammenführen und testen. Die schneller abbaubaren Naturfasern sorgen für Durchwurzelungskanäle für die Pflanzen, und die langsamer abbaubaren Polymerfasern gewährleisten die erforderlichen technischen Eigenschaften für mindestens drei Jahre. „Hinsichtlich der Polymere müssen die Verarbeitungseigenschaften und die biologische Abbaubarkeit den Anforderungen  angepasst und die Verarbeitungsbedingungen zur Polymerfaserherstellung erarbeitet werden“, erklärt Mona Duhme aus der Abteilung Biobasierte Kunststoffe beim Fraunhofer Institut. Bei der Auswahl der Fasern werden daher neben den  unterschiedlichen Zusammensetzungen und damit einhergehenden unterschiedlichen biologischen Abbaugeschwindigkeiten auch die Verarbeitungsbedingungen zu Geotextilien beachtet.

Die Geotextilfilter werden im Laufe des Projekts in der Praxis getestet, sowohl in einem Durchwurzelungsversuch als auch im Freilandversuch. Dabei stehen unter anderem die definierte Abbaubarkeit, die Durchwurzelbarkeit und die mechanischen Eigenschaften wie beispielsweise Festigkeit des Geotextilfilters über mehrere Jahre im Fokus. In dem Freilandversuch wird an einem Wasserstraßenabschnitt eine Uferbefestigung mit dem entwickelten Geotextilfilter installiert. In regelmäßigen Zeitabständen entnehmen die Forscher Proben und bestimmen die Werkstoffeigenschaften. Auf Basis der Daten werden die Geotextilien optimiert.

Elastische Fußbodenbeläge: Ersatz für Weich-PVC

Ufersicherung mit bioabbaubarem Kunststoff

Homogener Fußbodenbelag im Objektbereich. (Bildquelle: Gerflor Mipolam)

Ein weiteres neues Einsatzgebiet für Biokunststoff soll mit dem Verbundprojekt Bioflooring eröffnet werden. Im Bausektor gewinnen die Nutzung nachwachsender Rohstoffquellen, Fragen zum Gesundheitsrisiko eingesetzter Stoffe, zur Recyclingfähigkeit und zum ökologischen Fußabdruck eines Produkts immer mehr an Bedeutung. Nach heutigem Stand erfolgt die Herstellung homogener, elastischer Fußbodenbeläge überwiegend aus Weich-PVC. „Das Material erfüllt die steigenden  Nachhaltigkeitsanforderungen jedoch nur eingeschränkt bis gar nicht und hat zudem in der Öffentlichkeit ein sehr schlechtes Image“, weiß Stefan Zepnik, Abteilung Biobasierte Kunststoffe Fraunhofer Umsicht. Verantwortlich sei neben anderen Gründen auch der hohe Anteil niedermolekularer Weichmacher. Mit Holzdielen, Parkett oder Linoleum gibt es zwar biobasierte Alternativmaterialien, die jedoch keinen Ersatz für Weich-PVC in elastischen Fußbodenbelägen für großflächige Verlegungen, beispielsweise in Schulen, Büro oder Verwaltungsgebäuden, darstellen. Das Institut forscht an einem weichmacherfreien, biobasierten, thermoplastischen Vulkanisat (Bio-TPV), welches aus Polymilchsäure (PLA) und einer vernetzten, biobasierten Weichkomponente besteht. Dabei wird die Kunststoffmischung, bestehend aus PLA und einer weiteren biobasierten Weichkomponente (zum Beispiel einem Naturkautschuk), im Extruder hergestellt und simultan während dieser Verarbeitung die Weichkomponente vernetzt. Das so hergestellte Bio-TPV soll langfristig Weich-PVC in homogenen, elastischen Fußbodenbelägen ersetzen

Der Projektpartner FKuR Kunststoff übernimmt im Anschluss an die Materialentwicklung bei Fraunhofer
Umsicht das Scale-Up des Bio-TPV in den Industriemaßstab. Ein weiterer Projektpartner, die Gerflor Mipolam ist zuständig für die Entwicklung der geeigneten Verfahrenstechnik zur Herstellung eines homogenen, elastischen Fußbodenbelags aus dem neuen  Material und die spätere Vermarktung der neuen Fußbodenprodukte.

 

K 2016 Halle 6, Stand D76

Über die Autoren

Sebastian Hagedorn

Redaktion beim Fraunhofer-Umsicht, Oberhausen.

Mona Duhme

ist Gruppenleiterin Verarbeitung und Anwendungen am Fraunhofer Umsicht, Oberhausen.

Hendrik Roch

ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Frauhofer Umsicht, Oberhausen.