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18.08.2015

Alternative Biomasse: Biofolien aus Algen

Viele Biokunststoffe werden aus Biomasse gewonnen, die auch für Lebensmittelzwecke in Frage käme. Fraunhofer-Forscher haben nun ein Verfahren mit Algen als Ausgangsstoff für Biofolien entwickelt.

Die Agrarfolie aus Algen verzichtet auf fossile Rohstoffe, ist konkurrenzlos zur Lebensmittelindustrie und hat sich auf Plantagenfeldern in Kolumbien bereits als praxistauglich erwiesen.
Die Agrarfolie aus Algen verzichtet auf fossile Rohstoffe und ist konkurrenzlos zur Lebensmittelindustrie.

PLA - auch als Polymilchsäure bekannt - ist derzeit der wohl aussichtsreichste Kandidat unter den biologisch abbaubaren Werkstoffen. Das Biomaterial ist vor allem aus der Kunststoffindustrie nicht mehr wegzudenken und verdrängt konventionelle Verpackungen zunehmend aus den Regalen. Viele PLA-Hersteller verwerten Biomasse, die auch für Lebensmittelzwecke genutzt werden könnte.  Forscher vom Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT in Oberhausen haben nun gemeinsam mit internationalen Kollegen ein Verfahren entwickelt, das auf algenbasierte Abfälle setzt. Die hierdurch gewonnene Biofolie hat erste Praxistests bereits bestanden.

Joghurtbecher, Einkaufstüten, Cremedosen, Blumenfolie oder Kugelschreiber werden zunehmend aus Polymilchsäure hergestellt. Der Grund: die Milchsäuremoleküle sind auf Grund ihrer Eigenschaft leicht abbaubar. Sogar in der Medizintechnik hat sich der PLA-Werkstoff bei der Herstellung biokompatibler Implantate daher durchsetzt. Basierend auf landwirtschaftlichen Abfallprodukten wie Molke kommen auch Mais als Stärke-Substrat bei der PLA- Herstellung neben Milchsäure zum Einsatz. Die Lebensmittelindustrie ist somit der stärkste Konkurrent bei der PLA-Produktion.

PLA aus Algen mit Bananen- und Mandelschalen gestärkt

Materialforscher vom Fraunhofer-Institut „UMSICHT“ haben nun im Rahmen des von der Europäischen Kommission geförderten, internationalen Konsortiums Eclipse eine alternative Biomassequelle entdeckt: algenbasierte Biomasse, die bei der Biodieselproduktion anfällt. Aus den hierin enthaltenen Algen haben die beteiligten Forscher zunächst PLA extrahiert. Durch den Einsatz von nanoskaligen Fasern und Füllstoffen aus Bananen- und Mandelschalen oder Fischereiabfällen wie Chitin aus Krustentieren wurden dann die Eigenschaften des Materials noch einmal verbessert und daraus zwei biobasierte und zugleich bioabbaubare Kunststofffolien hergestellt. Zum einen handelte es sich um Agrarfolien und um Standbeutel-Verpackungen für Feuchttücher. Beteiligt waren Partner aus Chile, Kolumbien, Spanien, Deutschland, Belgien, Schweden und Großbritannien. Im Mai lief die Förderung durch die EU aus.

Fest,widerstandfähig und biologisch abbaubar

„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 beim Fraunhofer UMSICHT. Die Vorteile der Biofolie aus Algen: Das Material besitzt auf Grund der nanoskaligen Chitin-Schalen eine hohe Festigkeit sowie Flexibilität und ist daher sehr widerstandsfähig gegen Materialschädigungen. Auch aufgrund seiner antifungiziden Eigenschaften können daraus auch biologisch abbaubare Agrarfolien in industriellem Umfang hergestellt werden. Das milchig-transparente Material ist zudem UV-beständig und sogar bei Temperaturen, die sonst für Polyethylen-Folien üblich sind, zu verarbeiten. Einen ersten Praxistest hat die Biofolie aus Algen bereits bestanden: In Feldversuchen zur Reifung von Bananen wurde der Kunststoff auf zwei klimatisch unterschiedlichen Plantagen beim Projektpartner in Kolumbien eingesetzt.

Biofolie noch nicht konkurrenzfähig

Darüber hinaus testeten die Wissenschaftler, ob die PLA-basierte Biofolie auch als Standbeutel-Verpackung für Feuchttücher geeignet ist. Auch hier erwies sich das transparente Material als äußerst fest und undurchdringlich gegenüber Feuchtigkeit und Sauerstoff. Außerdem konnte sie problemlos auf einer konventionellen Flachfolienanlage verarbeitet werden. „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 ist die Biofolie allerdings nicht konkurrenzfähig. Auf Grund ihres hohen Energieaufwandes bei der Materialherstellung können die Gesamtkosten des Herstellungsprozesses zum jetzigen Zeitpunkt noch nicht mit konventionellen fossilen Kunstoffen mithalten. Daran wollen die ECLIPSE-Forscher nun weiter arbeiten.

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