Beschleunigung der umweltfreundlichen Plastikproduktion

EU-Wissenschaftler arbeiten gerade an Möglichkeiten, die umweltfreundliche und energieeffiziente Produktion von biologisch basierten Polymeren zu beschleunigen, damit diese kommerziell rentabel werden.

Energie

Die Nachfrage nach biologisch basierten Polymeren steigt rasch, aber die derzeitige Produktionstechnik setzt metallhaltige Katalysatoren ein, welche ein Risiko für die Umwelt und Gesundheit darstellen können. Im Rahmen eines EU-finanzierten Projekts entwickelt man derzeit einen neuen Reaktor, der ohne Metall auskommt. Im Projekt INNOREX werden metallhaltige Katalysatoren durch organische Katalysatoren ersetzt. Man entwickelte zudem einen innovativen Reaktor, der mit alternativen Energien betrieben wird und einen kontinuierlichen und präzisen Polymerisationsprozess ohne Metalle ermöglicht. „In unserem Projekt werden Verfahren gezeigt, die zu einer verbesserten Polymerproduktion führen und eine Massenfertigung zu einem angemessenen Preis ermöglichen“, erklärt Björn Bergmann, Projektkoordinator von INNOREX. Das spezielle Polymer, das im Projekt INNOREX eingesetzt wurde, ist Polymilchsäure (PLA), die unter anderem hauptsächlich für Lebensmittelverpackungen und Einwegbesteck verwendet wird. „PLA ist ein Polymer, das sich aus langen Ketten von Milchsäuremolekülen bildet. Die Milchsäure wird von Bakterien produziert, die sich beispielsweise von Mais ernähren, so dass der Rohstoff für das Polymer erneuerbar ist“, sagt Bergmann. „Ein weiterer großer Vorteil von PLA ist nicht nur, dass es auf biologischer Basis hergestellt wird, sondern dass es zudem biologisch abbaubar ist. Das bedeutet, dass es in industriellen Kompostierungsanlagen entsorgt werden kann, wo das Polymer durch Bakterien abgebaut und schließlich zu Wasser und CO2 wird“, fügt er hinzu. INNOREX arbeitet daran, Möglichkeiten aufzuzeigen, mit denen die Reaktionskinetik verbessert und der Polymerisationsprozess mithilfe von Doppelschneckenextrudern beschleunigt werden kann. Derzeit werden Doppelschneckenextruder nicht für die Polymerisation in großem Umfang eingesetzt, da sie nicht effizient und präzise genug sind und keine ausreichenden Verweilzeiten bieten. Jedoch ist INNOREX dabei, diese Probleme durch den Einsatz alternativer Energien – Mikrowellen, Ultraschall und Laserlicht – zu überwinden. Mit diesen Techniken kann man eine verbesserte, kontrollierte und effiziente Polymerisation von PLA in einem Doppelschneckenextruder erlangen. „Es ist uns gelungen, Mikrowellen und Ultraschall in den Extruder einzuleiten, die zusätzliche, zielgerichtete Energie liefern und die Reaktion verbessern. Wir haben zudem ein Online-Viskosimeter angepasst, mit dem das Material kontinuierlich analysiert werden kann und das uns darüber Auskunft gibt, wann der Polymerisationsprozess abgeschlossen ist. Anschließend verwendeten wir einen zweiten Typ von Extruder, um das Produkt zu reinigen und seine Qualität zu verbessern“, erklärt Bergmann. Er fährt fort: „Wir hoffen, dass immer mehr Prozesse zu Doppelschneckenextrudern wechseln, auf Lösungsmittel verzichten und das Verfahren umweltfreundlicher gestalten. Wir hoffen auch, dass unsere Technologie andere Prozesse unterstützen wird, die mit den gleichen intensivierten Produktionsverfahren auf den Markt gebracht werden. PLA wurde bereits zuvor in Doppelschneckenextrudern produziert. Ohne Intensivierung brachte es jedoch keinen wirtschaftlichen Nutzen – noch nicht.“ Man hofft, dass das Projekt zur Erreichung der ehrgeizigen Umweltziele in der EU beitragen wird. „Der Intensivierungsprozess senkt den Energieverbrauch. Durch den Verzicht auf Lösungsmittel haben wird darüber hinaus gezeigt, dass man den Energieverbrauch senken und gleichzeitig den CO2-Fußabdruck minimieren kann“, erläutert Bergmann. Durch die Verwendung eines biologisch basierten Polymers verlagert sich INNOREX von fossilen Brennstoffen hin zu erneuerbaren Rohstoffen. Und abschließend kann das Projekt dazu beitragen, die Abfallmenge auf Deponien zu reduzieren, da das Polymer biologisch abbaubar ist. Man hofft nun, dass die Partner von INNOREX die Technologie weiter entwickeln werden, um schließlich zu einer umfassenden Vermarktung zu gelangen.

Schlüsselbegriffe

INNOREX, biologisch basiertes Polymer, PLA, fossile Brennstoffe, alternative Energien, nachwachsende Rohstoffe, Energieeffizienz

Continuous, highly precise, metal-free polymerisation of PLA using alternative energies for reactive extrusion

Beschleunigung der umweltfreundlichen Plastikproduktion

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