Sicherere Kunststoffbeschichtungen für die Kreislaufwirtschaft
Per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen werden wegen ihrer Haltbarkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Hitze, Flecken und Wasser häufig verwendet. Ihre potenzielle Toxizität hat allerdings ernsthafte Bedenken hervorgerufen. Als Antwort darauf werden über das Projekt TORNADO(öffnet in neuem Fenster) wasser- und ölabweisende Beschichtungen gestaltet, die mit dem europäischen Grünen Deal(öffnet in neuem Fenster) und den Grundsätzen der Kreislaufwirtschaft im Einklang stehen und Sicherheit ohne Leistungseinbußen gewährleisten. Das Projektteam bringt Partner aus Frankreich, Italien, Schweden, Spanien und der Türkei zusammen und zielt auf die Stärkung des europäischen Produktionssektors ab. Projektkoordinatorin Raquel Rodríguez, leitende Forscherin/Projektmanagerin bei der TECNALIA Research & Innovation Foundation(öffnet in neuem Fenster) in Spanien, kommentiert: „Wir benötigen neue biobasierte Beschichtungen, um im Einklang mit der Kreislaufwirtschaft zu stehen. Europäische Unternehmen müssen in die Entwicklung ihrer eigenen Beschichtungen einbezogen werden, um die industriellen Kapazitäten zu steigern.“
Innovation und Fortschritt
Im Mittelpunkt von TORNADO steht die Entwicklung von Biomonomeren, also Bausteinen für neue Beschichtungen. Diese werden zur Herstellung von Acrylpolymerbeschichtungen auf Wasserbasis und Sol-Gel-Hybridbeschichtungen (flüssig-fest) verwendet, die für Anwendungen in den Sektoren Verpackung, Textilien und Küchengeräte bestimmt sind. Eine wesentliche Herausforderung besteht darin, Skalierbarkeit zu erreichen und sicherzustellen, dass diese Innovationen vom Labor in die industrielle Produktion übergehen. Ein großer Erfolg war die Überwindung von Schwierigkeiten bei der Polymerisation, einem unerlässlichen Schritt bei der Herstellung der Beschichtungen. „Die größte Herausforderung bestand für uns darin, die Copolymerisation der Biomonomere in einem Verfahren durchzuführen, das von einem Unternehmen in größerem Maßstab angewendet werden kann“, fügt Rodríguez hinzu. „Das haben wir erreicht und arbeiten jetzt an der weiteren Skalierbarkeit.“ Das Projekt ist zwar noch nicht abgeschlossen, es wurden aber bereits erhebliche Fortschritte erzielt. Den Forschenden ist es gelungen, hydrophobe Beschichtungen mit einem Wasserkontaktwinkel von über 100 Grad herzustellen, also einem starken Indikator für Wasserabweisung. In Praxistests haben diese Beschichtungen eine beeindruckende Widerstandsfähigkeit gezeigt, insbesondere bei Verpackungsanwendungen. „Wir haben nachgewiesen, dass diese Beschichtung das Eindringen von Ketchup und Mayonnaise in Papier verhindern kann“, sagt Rodríguez und zeigt damit ihr Potenzial für Lebensmittelverpackungen auf.
Öffentlichkeitsarbeit und Engagement
Das TORNADO-Team hat sich im Rahmen wichtiger Veranstaltungen aktiv mit Wissenschaft und Industrie auseinandergesetzt. Das Projekt wurde im April 2024 auf der MeetingPack24 in Valencia, Spanien, vorgestellt, wo in einer ausführlichen Präsentation die neuesten Erkenntnisse auf dem Gebiet der Verpackung vorgestellt wurden. Im Rahmen von Smart & Technical Textiles 2024 wurde zudem über die Projektbeiträge zu nachhaltigen Textillösungen diskutiert. Über die physischen Veranstaltungen hinaus hat TORNADO durch die Online-Verbreitung ein größeres Publikum erreicht, wobei Webinare Beteiligte aus Universitäten, Forschungszentren und der Industrie anlockten, was ein starkes weltweites Interesse an biobasierten Beschichtungslösungen verdeutlicht.
Bisherige Erfolge
In der Endphase von TORNADO wird die Validierung der Beschichtungen in der Praxis im Mittelpunkt stehen. Dabei wird ihre Leistung anhand von Industrienormen für Haltbarkeit, Wasserdichtigkeit und Sauerstoffbarriere getestet. Das Projekt folgt dem Rahmen der inhärenten Sicherheit und Nachhaltigkeit, der gewährleistet, dass Sicherheits- und Umweltaspekte von Anfang an berücksichtigt werden. Rodríguez hebt den ganzheitlichen Projektansatz hervor: „Wir folgen den Kriterien der inhärenten Sicherheit und Nachhaltigkeit in allen Wertschöpfungsketten, von der Entwicklung der Biomonomere über die Beschichtungen bis hin zur Anwendung der Beschichtungen.“ Außerdem gelang es TORNADO Polymere herzustellen, die 25 % funktionalisierte Biomasse enthalten. Das ist ein wichtiger Schritt in Richtung Nachhaltigkeit. Ein weiterer Meilenstein war die Einreichung einer Patentanmeldung für ein neuartiges Polymerisationsverfahren im Dezember 2024. Diese Erfolge zeigen, dass inhärente Sicherheit und Nachhaltigkeit und hohe Leistung Hand in Hand gehen können.
