Biokunststoff: Forscher eröffnen neue Einsatzgebiete

Nach Vorgabe der EG-Wasserrahmenrichtlinie sollen ökologische Verbesserungen u. a. 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 GmbH & Co. KG, Trevira GmbH, FKuR Kunststoff GmbH 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 bei Fraunhofer UMSICHT. Bei der Auswahl der Fasern werden daher neben den unterschiedlichen Zusammensetzungen und damit einhergehenden unterschiedlichen biologischen Abbaugeschwindigkeiten auch die Verarbeitungsbedingungen zu Geotextilien beachtet.

Elastische Fußbodenbeläge: Ersatz für Weich-PVC

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 u. a. 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.

Fraunhofer UMSICHT 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 (z. B. 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.