Polymilchsäure – kurz PLA – ist ein Biokunststoff, der vor allem wegen seiner hohen Steifigkeit geschätzt wird. Die Einsatzpalette der biobasierten und biologisch abbaubaren Polymere reicht von Kinderspielzeug über Dübel und Einwegbecher bis hin zu Lebensmittelverpackungen. Fraunhofer-Forschende haben nun mit der Entwicklung eines neuartigen Folienmaterials das Einsatzspektrum von PLA erweitert.

Bisher war das Biopolymer nicht für flexible Einwegverpackungen wie Plastiktüten oder Müllsäcke geeignet. Diese Tüten bestehen weiterhin aus fossilen Rohstoffen und Additiven wie Weichmachern, die für eine lange Haltbarkeit und Flexibilität sorgen, aber das Recycling erschweren. „Für eine zunehmend zirkuläre Ökonomie müssen diese durch nicht fossile Rohstoffe ausgeglichen werden“, erklärt Antje Lieske, Leiterin der Abteilung Polymersynthese am Fraunhofer IAP im Potsdam Science Park. „Dies ist jedoch nicht ganz einfach, denn meist gibt es für fossile Kunststoffe keine biobasierten Analoga mit den gleichen Materialeigenschaften.“

Weichmacher in Polymerkette verankert

Das Problem konnte das Forschungsteam um Antje Lieske jetzt lösen. Es entwickelte ein neuartiges, flexibles PLA-Material, das ohne den Einsatz migrierender Weichmacher auskommt und zu mindestens 80 % biobasiert ist. Das Problem: Die beigefügten Weichmacher-Moleküle treten mit der Zeit aus dem Material aus und machen das PLA wieder steif und hart. Die Forschenden haben die Weichmacher, sogenannte Polyether, daher „direkt in die Polymerkette eingefügt, um das Material dauerhaft flexibler zu machen“. „Um diese Migration zu verhindern, haben wir den Polyether direkt im Polymer verankert. Dazu haben wir PLA-basierte Blockcopolymere synthetisiert, bei denen das Polyether-Kettensegment an beiden Enden kovalent mit PLA-Kettensegmenten verknüpft ist“, erläutert Benjamín Rodríguez.

Neuartiges PLA auf gängigen Anlagen nutzbar

Diese Polyether sind den Forschenden zufolge nicht toxisch, kommerziell verfügbar und können auch biobasiert hergestellt werden. „Außerdem lässt sich unser Material kostengünstig aus kommerziellen Rohstoffen in einem einfachen Syntheseprozess herstellen. Dieser verlangt keine großvolumigen Syntheseanlagen, sondern kann lokal auch durch mittelständische Unternehmen als kontinuierlich betriebener Prozess implementiert werden“, erklärt André Gomoll. Demnach kann das neue Material auch auf gängigen Verarbeitungsanlagen ähnlich wie erdölbasiertes Polyethylen mit niedriger Dichte (LDPE) zu Folien verarbeitet und chemisch mit erheblich geringerem Energieaufwand als LDPE recycelt werden.

Produktion von neuartigem Biokunststoff angelaufen

Eine erste Anlage zur Produktion des neuartigen Biokunststoffs mit dem Namen Plactid wurde bereits im vergangenen Jahr von der Firma SoBiCo GmbH, einer Tochtergesellschaft der Polymer-Gruppe, im rheinland-pfälzischen Pferdsfeld in Betrieb genommen. Hier wurden zunächst 2.000 Tonnen der neuartigen Biokunststoffe produziert. Langfristig sollen dort bis zu 10.000 Tonnen jährlich hergestellt werden.

bb