26.07.2024

Das Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP hat ein neues, flexibles Folienmaterial auf Basis des Biokunststoffs Polylactid (PLA) entwickelt. Das Material könnte einen bedeutenden Beitrag zur Reduzierung des CO₂-Fußabdrucks und zur Verbesserung der Nachhaltigkeit von Kunststoffverpackungen leisten.

Flexible Einwegfolien, wie Tragetaschen oder Müllsäcke, bestehen meist aus erdölbasiertem Polyethylen niedriger Dichte (LDPE), welches einen hohen CO₂-Fußabdruck hinterlässt. Das Fraunhofer IAP-Team hat nun ein recycelbares und flexibles Material auf Basis von PLA entwickelt, das diesen Herausforderungen begegnet und für das es mit dem Joseph-von-Fraunhofer-Preis 2024 ausgezeichnet wurde.

Nachhaltigkeit durch Biokunststoff

PLA, ein Biopolyester, ist biobasiert, bioabbaubar und gut recycelbar. Diese Eigenschaften machen PLA zu einem vielversprechenden Material für nachhaltige Verpackungslösungen.

Für eine zunehmend zirkuläre Ökonomie müssen Materialverluste durch nicht-fossile Rohstoffe ausgeglichen werden.

Bild: Dr. Antje Lieske; Copyright: Piotr Banczerowski

Die Forschenden am Fraunhofer IAP hat einen neuen Ansatz entwickelt, indem Weichmacher, sogenannte Polyether, direkt in die Polymerkette eingefügt wurden, um die Flexibilität des Materials zu erhöhen.

Wir haben PLA-basierte Blockcopolymere synthetisiert, bei denen das Polyether-Kettensegment an beiden Enden kovalent mit PLA-Kettensegmenten verknüpft ist.

Bild: Dr. Benjamín Rodríguez; Copyright: Piotr Banczerowski

Vorteile gegenüber herkömmlichen Materialien

Biobasiert und biologisch abbaubar: Im Gegensatz zu LDPE ist das neue PLA-Material zu mindestens 80 % biobasiert.
Kostengünstige Produktion: Die Herstellung erfordert keine großvolumigen Syntheseanlagen und kann lokal durch mittelständische Unternehmen erfolgen.
Energieeffizientes Recycling: Das Material kann mit erheblich geringerem Energieaufwand recycelt werden als LDPE.

Unser Material lässt sich kostengünstig aus kommerziellen Rohstoffen in einem einfachen Syntheseprozess herstellen. Es ist auf gängigen Verarbeitungsanlagen, wie LDPE, zu Folien verarbeitbar und kann chemisch recycelt werden.

Bild: Dipl.-Ing. André Gomoll; Copyright: Piotr Banczerowski

Kommerzialisierung und Produktion

Die Firma Polymer-Gruppe hat die Potenziale des neuen PLA-Materials erkannt und die Kommerzialisierung vorangetrieben. Im Jahr 2023 nahm die SoBiCo GmbH, eine Tochtergesellschaft der Polymer-Gruppe, eine Produktionsanlage in Betrieb, die jährlich 2.000 Tonnen des neuen Biokunststoffs Plactid® produziert. Langfristig sollen bis zu 10.000 Tonnen pro Jahr hergestellt werden.

Bild: Forschungsteam im Labor: Dr. Antje Lieske, Dr. Benjamín Rodríguez und André Gomoll vom Fraunhofer IAP; Copyright: Piotr Banczerowski

Das Forschungsteam im Labor: Dr. Antje Lieske, Dr. Benjamín Rodríguez und André Gomoll vom Fraunhofer IAP (v.l.n.r.). Copyright: Piotr Banczerowski

Zukünftige Anwendungsfelder

Neben flexiblen Verpackungsfolien eröffnet das neuartige PLA-Material auch neue Anwendungsfelder in verschiedenen Branchen, wie dem Automobilbereich, der Textilindustrie und der additiven Fertigung. Diese breiten Anwendungsmöglichkeiten unterstreichen das Potenzial des Materials, die Nachhaltigkeit in der Kunststoffindustrie signifikant zu verbessern.

Das Fraunhofer IAP hat mit der Entwicklung des neuen flexiblen PLA-Materials einen bedeutenden Schritt in Richtung nachhaltiger Kunststoffverpackungen gemacht. Durch die Kombination aus biobasierten Rohstoffen, kostengünstiger Produktion und energieeffizientem Recycling bietet dieses Material eine vielversprechende Alternative zu herkömmlichen erdölbasierten Kunststoffen.