Nachhaltigkeit in jedem molekül

Erzeugung & Eigenschaften

Die Basis für biobasierte Polymere bilden in erster Linie organische Ausgangsmaterialien, die in Brandenburg in großen Mengen zur Verfügung stehen. Neben klassischen Rohstoffen wie Chemiezellstoff, der aus holzbasierter Biomasse gewonnen wird, spielen auch landwirtschaftliche Nebenprodukte wie Stroh, Kartoffelstärke oder andere Reststoffe eine wichtige Rolle. Diese Materialien enthalten hochfunktionelle Bausteine wie Zellulose, Hemicellulose, Lignin und Stärke – essentielle Komponenten, die sich zur Synthese von Polymeren eignen. Insbesondere die Aufbereitung von Chemiezellstoff hoher Reinheit ermöglicht die Gewinnung von Monomeren, die als Ausgangspunkt für biobasierte Polymerisationen dienen. Auch Lignin, ein dreidimensional aromatisches Biopolymer, wird zunehmend als Rohstoff für die Herstellung von biobasierten Kunststoffen und Spezialchemikalien untersucht, da es als natürlicher Aromatlieferant fungieren kann.

Die Transformation der Ausgangsmaterialien in hochwertige Biopolymere erfolgt über eine Vielzahl von Verfahren. Ein zentraler Schritt ist häufig die Umwandlung der natürlichen Makromoleküle in biobasierte Monomere, welche anschließend polymerisiert werden können. Beispielsweise wird durch Fermentation von Zuckern, die aus stärkehaltigen Pflanzen gewonnen werden, Milchsäure produziert – ein Monomer, das zur Herstellung von Polymilchsäure (PLA) verwendet wird. In Brandenburg und Berlin findet bereits in Kooperation mit regionalen Partnern wie Uhde Inventa-Fischer (UIF) Forschung und Produktion in diesem Bereich statt.

Neben der Fermentation spielt auch die chemische Modifikation eine wesentliche Rolle. Native Biopolymere wie Zellulose und Stärke können durch gezielte Esterifikations- oder Veresterungsverfahren in modifizierte Formen überführt werden, die bessere Verarbeitungs- und Materialeigenschaften aufweisen. So werden beispielsweise Celluloseester oder Stärkeester hergestellt, die als Grundlage für viskose Produkte oder als Additive in der Kunststoffverarbeitung dienen. Eine weitere wichtige Technik ist das Blenden, bei dem native Biopolymere mit anderen additiven Stoffen kombiniert werden, um die gewünschten mechanischen und thermischen Eigenschaften zu erzielen. Diese Verfahren erlauben es, die Naturmaterialien so zu modifizieren, dass sie in der Endverarbeitung, etwa durch Extrusion, Spritzguss oder Tiefziehen, zu Halbzeugen und Endprodukten weiterverarbeitet werden können.

Biologische Abbaubarkeit
Viele Biopolymere, wie etwa Polymilchsäure (PLA), sind biologisch abbaubar oder kompostierbar. Dies bietet ökologische Vorteile, da sie nach ihrem Einsatz umweltfreundlich abgebaut werden können und somit zur Reduktion von Kunststoffabfällen beitragen.

Anpassungsfähigkeit und Funktionalisierung
Durch gezielte chemische Modifikationen – wie Esterifikationen oder Veresterungsverfahren – können die Eigenschaften von Biopolymeren (z. B. mechanische Festigkeit, thermische Stabilität, Feuchtigkeitsbeständigkeit) optimiert und an spezifische Anforderungen angepasst werden. Diese Flexibilität erlaubt es, die Materialeigenschaften gezielt zu steuern.

Verarbeitungsfreundlichkeit
Viele Biopolymere lassen sich mit herkömmlichen Kunststoffverarbeitungstechniken (Extrusion, Spritzguss, Tiefziehen) verarbeiten. Allerdings können sie in einigen Fällen im Vergleich zu petrochemischen Kunststoffen unterschiedliche Prozessparameter erfordern, etwa in Bezug auf Schmelztemperatur und Viskosität.

Biopolymere und ihre Anwendungsmöglichkeiten

Chitosan

Chitosan wird aus dem zweithäufigsten natürlichen Polymer Chitin durch Deacetylierung gewonnen. Das Polyaminosaccharid ist in den Schalen von Krustentieren enthalten, kommt aber auch in Pilzen vor, und ist wegen seiner strukturgebenden, biokompatiblen und antimikrobiellen Eigenschaften seit langem ein interessanter Rohstoff für die Bioökonomie.

Polymilchsäure (PLA)

PLA ist ein biobasierter und vollständig kompostierbarer Kunststoff, der durch Polymerisation von Milchsäure aus Zucker, Stärke oder Cellulose synthetisiert werden kann. In granulierter Form eignet sich PLA ideal für die Herstellung von Verpackungsmaterialien, Folien oder auch für technische Anwendungen und stellt eine nachhaltige Alternative zu Erdöl basierten Polymeren dar.

Thermoplastische Stärke (TPS)

TPS ist ein biologisch abbaubarer Biokunststoff, der z.B. aus Weizen-, Kartoffel- oder Maisstärke hergestellt werden kann. Als eines der meistgenutzten Biopolymere (Marktanteil von rund 80 %) hat TPS bei Blends mit Polybutylenadipat-terephthalat (PBAT) oder Polylactid (PLA) Anwendung in Tragetaschen, Pflanztöpfen, Besteck oder Joghurtbechern gefunden.

Wissen & Veranstaltungen

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Akteure

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33 Ergebnisse

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LAND.VISION
Pillnitzer Platz 2
01326 Dresden
https://landvision.de/

Wir sind das Innovationsbündnis für die Landwirtschaft in Sachsen. Wir schürfen Ideen, fördern Projekte entlang der gesamten Wertschöpfungskette, sorgen für Austausch und unterstützen den Wissenstransfer in die Landwirtschaft und Gesellschaft.

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mamo Agrar – Mathias Mohr
Schenkgraben 50
06528 Blankenheim

Nachhaltige Wertholzproduktion mit Paulownien.

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Biolandhof Ohst
Am Kreuzdamm 25
39307 Paplitz

Biolandhof Ohst 100ha LNF, davon 50% Grünland, 50% Ackerland 200 Schafe

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B4
Straße des 17. Juni 152
c/o Natural Building Lab
10623 Berlin
https://www.b4-research.org/

Gemeinsam arbeiten wir in dem trans- und interdisziplinären Forschungsnetzwerk B4 an einer regionalen und klimagerechten Transformation des Bausektors in Berlin-Brandenburg.

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Marienfeld & Schwibbert – ökologischer Landbau GbR
Buttstrasse 13
16909 Heiligengrabe

Die Marienfeld & Schwibbert – ökologischer Landbau GbR baut in der Ostprignitz auf 10 Hektar unterschiedliche Kräuter für die Weiterverarbeitung zu ätherischen Ölen und Pflanzenwasser an und engagiert sich im Wissenstransfer und Netzwerk.

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Landeria UG (haftungsbeschränkt)
Buttstrasse 13
16909 Heiligengrabe

Mit der „Ölmühle Blumenthal“ und der „Duftmanufaktur Blumenthal“ produziert die Landeria UG (haftungsbeschränkt) Bio Speiseöle und Nebenprodukte und Bio ätherische Öle und Pflanzenwasser. Unsere Produkte werden frisch und regional …

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Werbeagentur DresdenWerbeagentur Dresdenbetreut von der |Feuerpanda GmbH |Design & Technik || www.feuerpanda.de