Sustainable Biobased and Biohybrid Materials

Das Fraunhofer-Leitprojekt »Sustainable Biobased and Biohybrid Materials« (SUBI²MA), koordiniert vom Fraunhofer IAP, nimmt eine wegweisende Position in der Biotransformation der Kunststofftechnik ein. Das SUBI²MA-Team aus sechs Fraunhofer-Instituten konzentriert sich dabei auf die Nutzung biobasierter Materialbausteine. Ziel ist die Entwicklung und Herstellung völlig neuartiger biobasierter und biohybrider Materialien durch die Integration biologischer Komponenten. Unter anderem werden Proteine verwendet, um Materialien wasserabweisend zu machen. Zudem erarbeiten die Forschenden modell- und datenbasierte Simulationsmethoden, um die Materialentwicklung zu beschleunigen. Das Projekt startete im Januar 2022. Die Laufzeit endet im Dezember 2025.

Partnerinstitute

Fraunhofer IAP, Fraunhofer IGB, Fraunhofer LBF, Fraunhofer ICT, Fraunhofer ITWM, Fraunhofer IWM

Im Bereich der biohybriden Materialien integrieren die Forschenden biologische Bausteine in Kunststoffe, um ihnen zusätzliche Funktionen zu verleihen und ihr Anwendungsspektrum zu erweitern. Besonders wichtig ist dabei die Prä- und Postumformung von Polyethylenterephthalat (PET) und Cellulose. Beide Polymere sind in Faserapplikationen weit verbreitet. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler realisieren neue Funktionalitäten wie die Steuerung der Hydrophilie, biobasierten Flammschutz, beschleunigtes Abbauverhalten und eine antimikrobielle Wirksamkeit.

»Für die Biotransformation der Kunststofftechnik genügt es nicht, fossile durch biobasierte Materialien zu ersetzen. Biokunststoffe müssen zusätzlich exklusive Eigenschaften aufweisen, damit sie zu echten Alternativen für konventionelle Materialien werden.«

Prof. Dr. Ruben R. Rosencrantz, Koordinator des Projekts SUBI²MA, Leiter Forschungsbereich »Life Science und Bioprozesse« am Fraunhofer IAP

Derzeit wird ein neues, biobasiertes Hochleistungspolyamid (Caramid) zur Marktreife entwickelt. Das Material hat eine wesentlich höhere Glasübergangstemperatur als die herkömmlichen Polyamide PA6 bzw. PA6.6. Dadurch ist es stabiler und ermöglicht völlig neue Applikationen. Sowohl die Synthese als auch die Verarbeitungsmethoden des biobasierten Polyamids werden so verbessert, dass es eine konkurrenzfähige Alternative zu fossilen Polyamiden bietet, beispielsweise für die Nutzung als umweltfreundlicher Reifencord in der Automobilindustrie. Die Marktfähigkeit des neuen Materials testen die Forschenden mit einem virtuellen Demonstrator. Real gemessene Daten vergleichen sie dazu mit den Eigenschaften bislang handelsüblicher Materialien.

»Die Entwicklung von Caramid-basierten technischen Polyamidgarnen mit einzigartigen Eigenschaften bedarf einer Vielzahl von Kompetenzen. Diese durch das Leitprojekt SUBI²MA zu bündeln, ermöglicht überhaupt erst, eine ernsthafte Alternative für konventionelle Materialien zu entwickeln und so einen Beitrag zur Biotransformation der Kunststofftechnik zu adressieren.«  

Dr. André Lehmann, Leiter Abteilung »Fasertechnologie« am Fraunhofer IAP