Multifunktionale Biopolymere-Werkstoffe

Biokunststoffe werden heute zu Formteilen, Halbzeugen oder Folien verarbeitet. Sie dienen entsprechend ihrer Abbaueigenschaften als Material für Verpackungen, Garten- und Landschaftsbauprodukte, Cateringprodukte, Materialien für den medizinischen Bereich und andere, eher kurzlebige Produkte. Prognosen zufolge werden in den nächsten Jahren neue Produktfelder dazukommen. Im Jahr 2004 stellten bei einem weltweiten Verbrauch von Kunststoffen von etwa 225 Millionen Tonnen pro Jahr die Werkstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen mit rund 250.000 Tonnen einen Anteil von nur 0,1 % dar, für die Zukunft werden deshalb enorme Marktzugewinne für Biokunststoffe prognostiziert. Jüngeren Schätzungen zufolge könnten unter geeigneten Bedingungen etwa 10 % der gesamten Kunststoffproduktion, mithin 70 % der Kunststoffverpackungen, durch Bioplastikprodukte substituiert werden(Amlinger & Fritz 2008). Für die USA wird derzeit ein jährliches Wachstum des Bedarfs an bioabbaubaren Kunststoffen von mehr als 15% prognostiziert, der Gesamtbedarf sollte demnach von 350.000 t auf 720.000 t pro Jahr steigen (Freedonia 2008). Wettbewerbsfähigkeit wird durch höherwertigen Einsatz von Materialien gesichert, der sich aus mehrfacher Funktionalität von Werkstoffen ableitet. Die Idee dieses Projektes ist die Entwicklung hochwertiger, multifunktioneller Werkstoffe auf Basis biologisch abbaubarer Rohstoffe. Die Multifunktionalität soll durch gezielte Compound-Modifikation erreicht werden, wie Einbringung von Holzfüllstoff, chemisch-Funktionalisierung von Matrix und Füllstoff, sowie Einbringung sogenannter Carbon-Nanotubes (CNT). Der funktionale Einsatz von Carbon-Nanotubes in holzgefüllten bzw. nicht-holzgefüllten Polymilchsäure(PLA) - Polyhydroxybuttersäure (PHB) Matrices begründet den innovativen Ansatz dieses Projektes. Bei CNT handelt es sich um röhrenartiger Kohlenstoffstrukturen, die aus geschlossenen zylindrisch geformten Graphitebenen bestehen. CNT weisen Durchmesser von nur 1 -10 nm auf und zeigen exzellente aktive Eigenschaften, die auch in Biokunststoffen umgesetzt werden können.