Die weltweite Erdölförderung wird technisch immer aufwändiger und belastet zunehmend die Umwelt. Zudem steht Erdöl nicht mehr für unbegrenzte Zeit zur Verfügung. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Polymerforschung IAP in Potsdam-Golm entwickeln daher moderne Kunststoffe, in denen Erdöl als Ausgangsstoff ganz oder teilweise durch nachwachsende Rohstoffe ersetzt wird. Im Rahmen des von der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe FNR geförderten Forschungsverbunds »Biopolymere« entwickelten Forscher des Fraunhofer IAP gemeinsam mit der Firma BIOTEC neue Materialien für biobasierte Folien. Sie mischen Stärke in herkömmliches Polyethylen. Gegenüber reinem Polyethylen hat das entstehende Polyethylen-Stärke-Blend einige Vorteile: durch seinen fünfzigprozentigen Stärkeanteil ist es zur Hälfte biobasiert, es ist kostengünstiger als reines Polyethylen und weist bessere mechanische Eigenschaften auf. Ein weiterer Pluspunkt: der Stärkekunststoff lässt sich mit herkömmlichen Maschinen der Verpackungsindustrie verarbeiten.

Stärke ist als nachwachsender Rohstoff etwa in Mais oder Kartoffeln in der Natur gut verfügbar. Ihr Marktpreis beträgt zudem nur etwa die Hälfte von dem des Polyethylens. Das Polyethylen-Stärke-Blend ist damit preislich deutlich günstiger als reines Polyethylen. »Doch die Herstellung von Biowerkstoffen auf Stärkebasis erfordert einiges Knowhow, denn die reine Stärke nimmt sehr leicht Wasser auf«, erklärt Dr. Johannes Ganster, Biopolymer-Experte am Potsdamer Fraunhofer IAP. »Erst im Gemisch mit einem wasserabweisenden Kunststoff und einem Haftvermittler kann ein wasserfestes Material entstehen. Die Komponenten werden gemeinsam in einem Extruder geschmolzen und verbinden sich zu einem wasserfesten Stärkekunststoff.« Die Wahl der Rezeptur und der Prozessparameter ist dabei entscheidend für eine hohe Qualität und optimale mechanische Eigenschaften des Endmaterials. Das erfordert viel Erfahrung mit der Synthese und Verarbeitung von Polymeren, Kompetenzen über die das Fraunhofer IAP seit mehr als 20 Jahren verfügt.

»Gegenüber reinem Polyethylen ist das Polyethylen-Stärke-Blend sogar steifer und fester«, freut sich Ganster. Auch BIOTEC-Entwicklungsleiter Dr. Christoph Heß ist erfreut. In seinem Unternehmen wurde die Verarbeitung des neuen Stärkekunststoffs untersucht: Es lässt sich wie reines Polyethylen zu Folien verarbeiten und tiefziehen. Das Unternehmen aus Emmerich am Rhein entwickelt und produziert Biokunststoffe für Einkaufsbeutel, Kapseln für die pharmazeutische Industrie, Sichtverpackungen für die Lebensmittelindustrie, Kosmetikverpackungen und Verpackungen für zahlreiche andere kundenspezifische Anforderungen. »BIOTEC hat sich zur Aufgabe gemacht, Materialien mit einem höchstmöglichen Anteil an biobasierten Rohstoffen zu entwickeln. Diese setzen wir für unsere Produkte als Alternativen zu konventionellen Kunststoffen im industriellen Maßstab ein. Das neu entwickelte Polyethylen-Stärke-Blend bietet uns die Möglichkeit, unsere Produktpalette zu erweitern und für unsere Anwendungen zu optimieren«, erklärt Dr. Heß.

Der Forschungsverbund Biopolymere wurde vom Fraunhofer IAP koordiniert. Mit einem Volumen von über vier Millionen Euro, insgesamt 16 Teilprojekten mit drei wissenschaftlichen Einrichtungen und 16 industriellen Partnern wurde die stoffliche Nutzung von Biomasse in Form von Biopolymeren weiter vorangebracht. Die Projekte wurden vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) über dessen Projektträger, der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR), gefördert.