Poly4Nature
Rohstoffquellen der Zukunft erschließen und gezielt nutzen
11.04.2022
Alternative Rohstoffquellen und Technologien für die Herstellung natürlicher Polymere und deren Verarbeitung zu gewinnen, ist das Ziel des neuen, auf drei Jahre angelegten ZIM-Netzwerks „Poly4Nature – Innovationsnetzwerk für alternative Rohstoffe und natürliche Polymere“ unter der Regie des Kunststoff-Instituts Lüdenscheid.
Die bisherige Linearität in der Wertschöpfung und die Nutzung fossiler Rohstoffe stellt die Gesellschaft vor große Herausforderungen.
Nachhaltige Industriekonzepte mit dem Ziel der deutlichen Reduzierung des CO2-Eintrags in die Umwelt oder gar Klimaneutralität spielen künftig eine zentrale Rolle. Eine Schlüsselposition mit großer Hebelwirkung nimmt hierbei die Möglichkeit der Nutzung biogener Ressourcen für die Herstellung von alternativen Rohstoffen und natürlichen Polymeren ein.
Die Umwandlung nachwachsender Rohstoffe in hochwertige und zugleich hochfunktionale Produkte wird zukünftig Märkte entscheiden und neue Geschäftsfelder eröffnen. In zahlreichen Produkten spielt der Werkstoff Kunststoff eine immer wichtigere Rolle, um aktuelle Herausforderungen wie Klimawandel und Ressourcenschonung zu begegnen.
Die Kunststoffindustrie hat erkannt, dass ein Umstieg auf alternative Rohstoffquellen und das Schließen von Werkstoffkreisläufen Chancen für ein nachhaltiges Wirtschaften bieten. Stand vor einigen Jahren noch die Bioabbaubarkeit im Fokus vieler Entwicklungen, ist es heute vielmehr das Ziel, die Rohstoffquelle auf einen natürlichen Ursprung oder Abfallstrom zurückzuführen und hieraus unter anderem technische Produkte herzustellen. Gelangen diese dennoch unbedacht in die Umwelt oder gezielt in die Kompostierung, so können Mikroorganismen die Polymerstruktur durch biologische Prozesse verstoffwechseln. Zugleich soll eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft ermöglicht werden, die neben der Wiederverwertung auf die Rückführung von biogenen Material in den Produktionskreislauf und/ oder die Verwertung von Reststoffen abzielt.
Jetzt wird es ernst mit der CO2-Bilanzierung
Eine entscheidende Größe im Einsatz natürlicher Ressourcen nimmt die CO2-Bilanzierung bestehender und zukünftiger Materialien ein. So sind natürliche Polymere, die etwa aus Nutzpflanzen wie Mais oder Zuckerrohr hergestellt werden, vor allem dann in der Bilanzierung von Vorteil, wenn die aktuellen Anbauflächen hierfür ausreichen, nicht mit dem Nahrungsangebot konkurrieren und idealerweise regional zur Verfügung stehen.
Studien belegen, dass die Nachhaltigkeit von pflanzenbasierten Biokunststoffen maßgeblich vom Herkunftsland, die Situation der örtlichen Anbaufläche, dem verarbeiteten Rohstoff und/oder der Verwertung möglicher Stoffströme abhängt. Andere Rohstoffquellen (wie z.B. Algen oder Reststoffe) binden große Mengen CO2 aus der Luft und führen zum Ziel der Klimaneutralität. Es gilt also natürliche Rohstoffquellen zu nutzen, die nicht nur eine deutliche Reduzierung des CO2-Fußabdrucks gegenüber vergleichbare petrochemische Pendants und/oder alternative Stoffströme mit sich bringen, sondern im Idealfall sogar als Kohlenstoffsenke dienen. Sind sie gefunden und natürliche Polymere hergestellt, besteht die Herausforderung mitunter darin, diese Materialien mit herkömmlichen und/oder neuen Technologien unter Ausnutzung der Materialeigenschaften und weiterer, funktioneller Additiven zu marktfähigen Produkten zu verarbeiten. Das Ziel des neuen ZIM-Innovationsnetzwerks Poly4Nature ist die Schaffung neuer Wertschöpfungsketten sowie die Platzierung Deutschlands als OEM-Zulieferer für Naturwerkstoffe. Konkret sollen die im Markt befindlichen Rohstoffquellen für natürliche Polymere identifiziert, deren Potentiale analysiert, mögliche Entwicklungspotentiale aufgezeigt und in Produkten realisiert werden.
Erste Ansätze für Technologie- und Entwicklungsfelder sind natürliche Polymere maritimen Ursprungs oder natürliche Wertstoff- bzw. Abfallströme, die keine landschaftlichen Flächen beanspruchen oder aus Materialresten bestehen, die für höherwertige Stoffströme genutzt werden können. Im Bezug auf die Technologie- und Entwicklungslinien stehen neue innovative Anwendungen im Bereich der Verpackungs-industrie (z. B. Lebensmittelverpackungen), Produkte zum Schutz von Gütern im produzierenden Gewerbe (z. B. Güter aus der Telekommunikation, Medizintechnik, Automobilindustrie) sowie single-Use-Produkte aus den verschiedensten Bereichen (Lebensmittel, Medizintechnik) im Fokus.