Folien aus Abfall und algenbasierter Biomasse

Die beiden neuen Folien hat das Fraunhofer UMSICHT im Projekt Eclipse in einem internationalen Konsortium entwickelt. Wie das Institut mitteilt, setzen sich die Folien vorwiegend aus Polymilchsäure (PLA) zusammen, die aus Algen extrahiert wird. Die Algen wiederum stammen aus Biomasseabfällen der Biodieselproduktion.

Die Eigenschaften des Kunststoffs würden durch den Einsatz von nanoskaligen Fasern und Füllstoffen aus Bananen- und Mandelschalen oder Fischereiabfällen, wie z. B. Chitin aus Krustentieren, verbessert, berichtet das Fraunhofer-Institut. Das mit nanoskaligen Chitin-Schalen funktionalisierte Material besitze eine hohe Werkstofffestigkeit und sei widerstandsfähig gegen Materialschädigungen. Auch aufgrund seiner antifungiziden Eigenschaften könne es künftig in der industriellen Produktion biologisch abbaubarer Agrarfolien (DIN EN 13432) Einsatz finden.

„Die Herstellung der homogenen Blasfolie erfolgte zuerst im Technikum von Fraunhofer UMSICHT und anschließend als industrieller Prozess auf einer konventionellen Blasfolienanlage für Folien aus Polyethylen beim Projektpartner Banacol in Kolumbien. Hier konnte erfolgreich eine bis zu 10 µm dünne Mono-Blasfolie bei einem Durchsatz von 100 kg/h produziert werden“, erläutert Hendrik Roch von der Abteilung Biobasierte Kunststoffe bei Fraunhofer UMSICHT. Das Material konnte auch bei Temperatureinstellungen, die sonst für Polyethylen-Folien üblich sind, im stabilen Prozess verarbeitet werden. Die Folie zeige eine hohe Flexibilität (Bruchdehnung über 300 Prozent) und Festigkeit, heißt es. Die Folie sei milchig-transparent und könne mit Additiven leicht eingefärbt sowie UV-beständig gemacht werden. In Feldversuchen zur Reifung von Bananen sei der Kunststoff bereits auf zwei klimatisch unterschiedlichen Plantagen von Banacol eingesetzt worden.

Anorganische Nano-Füllstoffe

Die zweite untersuchte Anwendung ist eine kompostierbare Folie als Standbeutel-Verpackung für Feuchttücher. Die entwickelte PLA-basierte Folienrezeptur enthält funktionalisierte, anorganische Nano-Füllstoffe. Wie das Fraunhofer-Institut berichtet, lasse sich der transparente Werkstoff problemlos auf einer konventionellen Flachfolienanlage verarbeiten und weise exzellente Festigkeitswerte auf.

Um die Verpackung flexibel zu halten und eine geringe Durchlässigkeit von Sauerstoff und Feuchtigkeit zu gewährleisten, wurde die extrudierte Flachfolie mit einer Barrierefolie laminiert. „Das Material ist immer noch etwas steifer als beispielsweise konventionell eingesetzte PET/PE-Folien (Polyethylenterephthalat/ Polyethylen-Folien) für Standbeutel, generell stehen die Werkstoffeigenschaften der Biofolie denen der erdölbasierten Produkte aber in nichts nach“, fasst Roch zusammen.

Noch weitere Entwicklungsarbeiten nötig

Begleitend zur technischen Entwicklung der funktionalisierten biobasierten Kunststofffolien erstellte Fraunhofer UMSICHT eine ökologische und ökonomische Bewertung der unterschiedlichen Materialien. Ökobilanziell untersucht wurden neben Energieaufwand in der Materialherstellung sieben potenzielle Umweltwirkungen wie z. B. die Klimawirksamkeit der Produkte.

Dabei habe sich gezeigt, dass das biobasierte Produkt in den meisten Umweltwirkungskategorien und auch aus ökonomischer Sicht schwächer sei als vergleichbare Produkte aus konventionellen Kunststoffen, räumt Fraunhofer UMSICHT ein. Hierzu trage insbesondere auch der Einsatz von Nanomaterialien bei. Kommerziell produziertes PLA zeige in einigen Umweltwirkungskategorien Vorteile gegenüber konventionellen fossilen Kunststoffen wie Polypropylen. Die im Projekt entwickelte Erzeugung von PLA aus Algen bedürfe daher noch weiterer Entwicklungsarbeiten und sei zum heutigen Stand der Technik noch nicht konkurrenzfähig.